近年來(lái)，人形機(jī)器人已成為全球科技與產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，從研發(fā)實(shí)驗(yàn)室走向廣泛的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，其快速發(fā)展背后離不開(kāi)材料科學(xué)的持續(xù)突破。在眾多關(guān)鍵材料中，鋁合金、鈦合金、鎂合金以及釹鐵硼磁材等，憑借其優(yōu)異的物理與機(jī)械性能，為人形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)性能與能效控制提供了重要支撐。
鋁合金因其輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，成為人形機(jī)器人制造中應(yīng)用最廣泛的材料之一。其密度約為鋼的三分之一，強(qiáng)度卻可媲美部分高強(qiáng)度合金鋼，比剛度顯著優(yōu)于鋼材。此外，鋁合金還具有良好的成形性、導(dǎo)熱導(dǎo)電性和耐腐蝕能力。例如，宇樹(shù)科技在其G1人形機(jī)器人的部分承重結(jié)構(gòu)中采用鋁合金材質(zhì)，在維持整體剛性的同時(shí)大幅降低重量，從而減少動(dòng)力消耗，提升運(yùn)行效率。
鈦合金則常用于機(jī)器人中對(duì)強(qiáng)度、耐疲勞和輕量化要求極高的關(guān)鍵傳動(dòng)部位。該材料強(qiáng)度與鋼相近，密度卻只有鋼的60%，并具備優(yōu)異的抗腐蝕和耐高溫性能。特斯拉Optimus Gen3的髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)部件采用鈦合金齒輪，結(jié)合3D打印制成的空心結(jié)構(gòu)，成功實(shí)現(xiàn)減重約40%，疲勞壽命達(dá)到傳統(tǒng)不銹鋼齒輪的三倍。類似地，波士頓動(dòng)力Atlas V11的脊柱框架運(yùn)用網(wǎng)格狀鈦合金構(gòu)件，整體剛度提升18%，進(jìn)一步增強(qiáng)了機(jī)器人的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與運(yùn)動(dòng)靈活性。
鎂合金作為當(dāng)前輕量化材料的重要選項(xiàng)，也在人形機(jī)器人構(gòu)造中逐漸發(fā)揮價(jià)值。其密度約為鋁的三分之二、鋼的四分之一，卻具備高比強(qiáng)度、優(yōu)良的減震和散熱性能，同時(shí)成本相對(duì)可控。埃斯頓開(kāi)發(fā)的ER4-550-MI工業(yè)機(jī)器人即采用鎂合金機(jī)身，實(shí)現(xiàn)整機(jī)減重11%，能耗降低10%，作業(yè)節(jié)拍提升5%。鎂合金適用于機(jī)器人的骨架、外殼及內(nèi)部支撐件等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。
在動(dòng)力系統(tǒng)方面，釹鐵硼稀土永磁材料發(fā)揮著不可替代的作用。作為第三代永磁體，它具有極高的磁能積和矯頑力，耐高溫特性突出，能夠?yàn)殡姍C(jī)提供強(qiáng)大而穩(wěn)定的磁場(chǎng)，有助于實(shí)現(xiàn)高效率、小體積、輕量化的動(dòng)力輸出。特斯拉Optimus關(guān)節(jié)電機(jī)中便廣泛應(yīng)用釹鐵硼磁材，保障了機(jī)器人動(dòng)作的快速響應(yīng)與高精度控制，使其運(yùn)動(dòng)更加流暢自如。
隨著人形機(jī)器人技術(shù)的不斷演進(jìn)與市場(chǎng)規(guī)模的快速擴(kuò)大，上述金屬材料的需求也將持續(xù)增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年，鋁合金、鈦合金、鎂合金與釹鐵硼磁材等關(guān)鍵材料，將繼續(xù)依托其性能優(yōu)勢(shì)推動(dòng)人形機(jī)器人向更高效、更可靠、更智能的方向發(fā)展，為人類生產(chǎn)與生活帶來(lái)更多創(chuàng)新與變革。
（注：本文為原創(chuàng)分析，核心觀點(diǎn)基于公開(kāi)信息及市場(chǎng)推導(dǎo)，以上觀點(diǎn)僅供參考，不做為入市依據(jù) ）長(zhǎng)江有色金屬網(wǎng)
