机器人 轻量化,为何如此关键?
在机器人的发展进程中,轻量化的重要性愈发凸显,已然成为提升机器人综合性能的核心要素。从续航能力来看,目前机器人的电池技术虽在不断进步,但仍面临能量密度难以大幅突破的瓶颈。这就意味着,在有限的电量下,机器人的自重成为影响续航的关键因素。当机器人的重量减轻,其在运行过程中所消耗的能量也会相应降低,从而实现续航能力的显著提升。就好比长跑运动员,轻装上阵才能跑得更远、更持久。
从能耗角度分析,轻量化的机器人在运行时需要克服的惯性更小,电机等动力系统所需输出的功率也更低。这不仅降低了能源的消耗,还能减少电机等部件的磨损,延长其使用寿命。以工业机器人为例,在长时间的重复性工作中,轻量化带来的能耗降低效果能够为企业节省大量的电费支出,同时减少设备维护成本。
在灵活性方面,轻量化使得机器人的关节和肢体更加轻盈,能够更快速、精准地完成各种动作。对于服务型机器人,如在医疗护理领域,它需要灵活地协助患者进行日常活动,轻量化可以让其动作更加轻柔、敏捷,避免对患者造成意外伤害;在物流仓储场景中,轻量化的物流机器人能够更迅速地穿梭于货架之间,提高货物搬运效率。 而实现机器人轻量化的关键,正是高性能的轻量化材料。它们就像是机器人的 “轻甲”,在保证强度和耐用性的前提下,最大限度地减轻机器人的重量,为机器人性能的提升奠定了坚实基础。
众多材料中,为何
沃特股份 脱颖而出?
在众多致力于为机器人提供轻量化解决方案的材料企业中,沃特股份凭借其在聚醚醚酮(PEEK)材料领域的卓越表现脱颖而出。沃特股份是国内少数具备 PEEK 全产业链能力的企业,成功打破了英国威格斯、比利时索尔维等国际巨头长期以来的技术垄断 ,实现了从树脂合成到改性加工的自主可控,这不仅为其产品质量提供了坚实保障,还使得成本较进口材料降低了 30% 以上,在市场竞争中占据了显著的价格优势。
从性能上看,沃特股份的 PEEK 材料堪称机器人轻量化的理想之选。其具备出色的耐高温性能,可在 260℃以上的高温环境下稳定工作,这对于在复杂工况下运行,电机易发热的机器人来说至关重要,能有效避免因温度升高导致材料性能下降和部件变形的问题。同时,它的强度极高,拉伸强度达到铝合金的 3 倍,却有着仅为钢铁 1/5 的密度,在大幅减轻机器人重量的同时,能够确保机器人的结构强度和耐用性,满足机器人在各种高强度作业中的需求。
在应用方面,沃特股份的 PEEK 材料已在机器人多个关键部位展现出独特优势。在机器人关节处,传统金属材料制成的关节不仅重量大,还容易在长期频繁运动中因磨损而影响精度和寿命。沃特 PEEK 材料制成的关节部件,通过注塑成型工艺实现了仿生关节结构的轻量化,减重效果可达 40% 以上 ,耐疲劳寿命更是超过 1000 万次。达闼机器人的手指关节和波士顿动力 Atlas 的踝部组件就应用了沃特的 PEEK 材料,让机器人关节的运动更加灵活、持久,显著提升了机器人整体的运动性能。
在医疗与工业部件领域,沃特股份针对不同的使用场景,开发出了具有特殊性能的 PEEK 材料。对于手术机器人,为满足其无菌、安全的使用环境需求,沃特推出了抗菌改性 PEEK 材料,杀菌率超过 99%,被用于西门子医疗内窥镜导管,有效降低了手术感染风险;在工业场景中,电子产线等环境存在酸碱腐蚀等问题,沃特的耐酸碱涂层机械臂则成功应用于富士康电子产线,凭借其稳定的化学性能,保障了工业生产的连续性和稳定性。
在机器人一体化机身制造上,沃特股份的
碳纤维增强 PEEK 复合材料发挥了巨大作用。小米 CyberOne、宇树 H1 等
人形机器人采用了这种材料作为机身框架,与传统金属材料相比,减重达到 50%,同时抗弯强度提升 3 倍 。这不仅让机器人更加轻盈灵动,还增强了机身的抗变形能力,使其在复杂的使用环境中能够保持良好的结构完整性,为机器人的高性能运行提供了有力支撑。
沃特股份的技术创新亮点
沃特股份始终将技术创新视为企业发展的核心
驱动力 ,在材料研发上持续加大投入,不断攀登技术高峰,取得了一系列令人瞩目的成果,为机器人轻量化领域注入了强大的创新活力。
在 LCP 材料方面,沃特股份堪称行业佼佼者。LCP 材料因其具有优异的耐高温、耐化学腐蚀、低介电损耗等性能,在机器人的电子元件等关键部位有着不可或缺的应用。沃特股份通过持续的技术攻关,成功突破了多项关键技术难题,实现了从上游树脂合成到下游薄膜产品的垂直整合,具备 2.5 万吨合成树脂产能,成为全球 LCP 产能龙头 。其开发的 LCP 解决方案完美适配微型化电子元件、精密连接器等前沿需求。针对机器人旋转电机小型化、轻量化的要求,公司开发的高流动性电机定子包胶材料,更是将定子包胶厚度有效降低至 0.1 毫米,降低绝缘层重量 30% - 50%,同时提升定子绕线满槽率 30% - 40%,极大地提高了电机的性能和效率,为机器人的小型化和轻量化发展提供了有力支持。沃特股份的 LCP 材料已获得华为、
英伟达 等行业巨头的认可,并成为其核心供应商,足以证明其在 LCP 材料领域的技术实力和产品质量。
碳纤维复合材料也是沃特股份的技术强项之一。公司开发出了包括短切碳纤维技术和连续长碳纤维技术在内的、以各类热塑性树脂(PP、PC、MPPE、尼龙、聚酯、LCP)为基材的热塑性碳纤维复合材料,成功解决了热固性复合材料的缺陷。这种复合材料兼具碳纤维的高强度和热塑性树脂的良好成型加工性,在满足碳纤维复合材料性能要求的同时,还具有可回收、加工周期短等优势 。在机器人领域,碳纤维复合材料被广泛应用于机身框架、关节部件等部位。例如,在小米 CyberOne、宇树 H1 等人形机器人中,沃特股份的碳纤维增强 PEEK 复合材料作为机身框架,实现了与传统金属材料相比 50% 的减重,同时抗弯强度提升 3 倍 ,让机器人在拥有轻盈体态的同时,具备更强的结构稳定性和抗变形能力,能够更好地适应复杂多变的工作环境,完成各种高难度动作。此外,沃特股份的碳纤维材料还在
无人机、笔记本电脑、打印机复印机、ATM 机等对机械性能和轻量化有极高要求的行业得到了广泛应用,充分展示了其技术的通用性和可靠性。
市场表现与合作成果
沃特股份在市场上的表现同样十分亮眼,与众多头部企业建立了紧密的合作关系,其产品广泛应用于机器人、
新能源汽车、
5G 通信等多个热门领域。在机器人领域,沃特股份与
特斯拉 、小米等头部企业展开了深度合作,为其提供高性能的轻量化材料,助力这些企业在机器人领域取得更大的技术突破和市场优势。
沃特股份与
特斯拉的合作备受关注。随着特斯拉在人形机器人领域的大力发展,计划在 2025 年生产数千台 Optimus 机器人,并在 2026 年产量再增加 10 倍,沃特股份凭借其在材料研发方面的优势,成功将材料打入特斯拉供应链 。其 PEEK 材料在满足特斯拉人形机器人轻量化、高强度等要求方面具有显著优势,未来有望在特斯拉人形机器人项目中获得更多订单。沃特股份的液晶聚合物(LCP)材料也在特斯拉机器人等高科技产品上的应用实现了技术突破,这种材料在电性能和机械性能上表现出色,尤其是在高频信号传输领域,可有效改善信号传输的稳定性和效率,为特斯拉机器人的性能提升提供了有力支持。
与小米的合作也是沃特股份市场拓展的重要成果。沃特股份是
小米汽车的 “双料供应商”,既为小米手机供货,又为小米汽车提供碳纤维复合材料 。在机器人领域,公司的碳纤维材料、PEEK 材料等可应用于小米人形机器人的机身结构、关节部件等。随着小米加速布局人形机器人赛道,沃特股份在轻量化传动系统、AIoT 模组等领域的技术积累,与小米的算法优势形成了 “软硬协同” 闭环,合作边界正从
消费电子 向服务机器人场景延伸。双方在
智能制造层面的联动更具战略价值,沃特股份的预测性维护系统与小米 AIoT 平台的数据互通,可将机器人配件故障率降低至行业领先水平,同时通过供应链智能化改造实现降本增效 。以小米 CyberOne 人形机器人为例,沃特股份的碳纤维增强 PEEK 复合材料作为机身框架,实现了与传统金属材料相比 50% 的减重,同时抗弯强度提升 3 倍 ,让小米 CyberOne 在拥有轻盈体态的同时,具备更强的结构稳定性和抗变形能力,能够更好地完成各种复杂动作,提升了产品的市场竞争力。
此外,沃特股份还与宇树科技、英伟达等在人形机器人领域积极布局的企业建立了合作关系。宇树科技是国内人形机器人领域的重要企业,沃特股份是 A 股唯一同时获得宇树科技技术认证的企业,公司的多种高性能材料,如 PEEK 基复合材料、LCP 材料、特种尼龙 PPA 材料等,可应用于宇树科技人形机器人的关节、连接器、
传感器等部件,为宇树科技人形机器人的性能提升提供了关键材料支持 。沃特股份作为英伟达中国大陆唯一的 LCP 材料供应商,LCP 材料可用于生产英伟达人形机器人所需的高精度、高可靠性的连接器以及传感器和执行器等,双方在人形机器人领域有进一步合作的潜力。
这些合作不仅为沃特股份带来了可观的经济效益,更重要的是,通过与行业内顶尖企业的深度合作,沃特股份能够及时了解市场的最新需求和技术发展趋势,不断优化和升级自身的产品和技术,保持在材料领域的领先地位。在与特斯拉、小米等企业合作开发机器人材料的过程中,沃特股份深入了解到机器人在不同应用场景下对材料性能的严格要求,从而针对性地开展研发工作,提升材料的综合性能。这种紧密的合作关系形成了一种良性循环,推动沃特股份在机器人轻量化材料领域持续创新,为行业的发展做出更大的贡献。
未来展望与挑战并存
沃特股份在机器人轻量化材料领域虽然已经取得了显著的成绩,但未来的发展道路并非一帆风顺,依然面临着诸多挑战与机遇。
从市场需求来看,随着机器人技术的不断发展和应用场景的日益拓展,对轻量化材料的需求呈现出爆发式增长的态势。根据相关机构的预测,未来几年全球机器人市场规模将持续扩大,这无疑为沃特股份提供了广阔的市场空间。工信部 “百城万站” 计划(2025 - 2030)推动服务机器人普及,沃特入选医疗 / 物流机器人材料供应商目录,这将进一步促进沃特股份产品的市场推广和应用 。特别是在人形机器人领域,随着特斯拉、小米等企业的大力投入和技术突破,人形机器人有望在未来几年实现商业化量产和大规模应用,这将对沃特股份的 PEEK 材料、碳纤维复合材料等高性能轻量化材料产生巨大的需求。若人形机器人 2025 年出货量低于预期(如 沃特股份面临着来自国内外同行的激烈竞争。国际上,日本宝理、荷兰帝斯曼等企业在材料领域拥有深厚的技术积累和市场基础,它们在华建设本地化产线,2025 年 LCP 产能预计达 1.2 万吨 ,这将加剧市场竞争,引发价格战压力。这些国际企业在技术研发、品牌影响力和客户资源等方面具有一定的优势,沃特股份需要不断提升自身的核心竞争力,才能在国际市场竞争中脱颖而出。在国内,也有众多企业纷纷布局高性能材料领域,试图在机器人轻量化材料市场中分得一杯羹。面对激烈的市场竞争,沃特股份必须持续加大研发投入,不断推出具有创新性和差异化的产品,提高产品质量和性能,同时加强成本控制,优化生产流程,降低生产成本,以提高产品的性价比,增强市场竞争力。
技术创新是沃特股份保持领先地位的关键。虽然沃特股份在 LCP 材料、碳纤维复合材料等方面已经取得了一系列的技术突破,但随着机器人技术的不断进步,对材料性能的要求也越来越高。未来,沃特股份需要在纳米增强材料、3D 打印技术等前沿领域持续发力,进一步提升材料的性能和应用范围。通过 SiO₂纳米颗粒改性 LCP,提升材料断裂韧性(达 15 MPa・m/),解决人形机器人关节件在跌落测试中的脆性断裂问题 ;推出 PAEK 基激光烧结粉末,支持仿生机器人定制化部件 72 小时内快速成型 。沃特股份还需要加强与高校、科研机构的合作,整合各方资源,加快技术创新的速度和效率,以满足机器人行业对材料技术的不断升级的需求。
尽管面临诸多挑战,但沃特股份凭借其在技术创新、市场拓展和合作成果等方面的优势,依然具有广阔的发展前景。在未来,沃特股份有望通过持续的技术创新和市场拓展,进一步巩固其在机器人轻量化材料领域的领先地位,为机器人行业的发展做出更大的贡献。相信在沃特股份等企业的共同努力下,机器人轻量化材料技术将不断取得新的突破,推动机器人行业迈向更加辉煌的未来。