摘要：禾川科技掌握自有配方的高性能轻量化材料研制方案，由PEEK（聚醚醚酮）材料与陶瓷加碳纤维构成的复合型高强度材料，可被应用于人形机器人“肌肉”关节核心组件的传动部分。随着目前人形机器人关节组件对高强度、轻量化需求的日益高涨，未来人形机器人整机的规模化开发将带来对PEEK材料需求量的高速增长。

1 PEEK材料介绍
PEEK高性能工程材料及附加值处于工程塑料顶端（如图1所示），成为了以塑代钢、轻量化的绝佳选择，PEEK也是目前人形机器人轻量化的核心材料之一，人形机器人的规模化量产将拉动对高性能轻量化材料的大量需求。

以特斯拉人形机器人擎天柱（Optimus）手臂PEEK用量45%为例，和常规品相比——采用PEEK材料之后，实现了产品30%的轻量化，提高了啮合率分散负载，故刚性极高。通过各部件间隙的最佳化配置，可以实现背隙5arcmin以下的高精度定位。以人形机器人52个关节自由度来说，关节占整个人形机器人重量分布的1/2以上，如果在这基础上降低30%也可以令整个人形机器人重量降低到15%以上，同时，轻量化后使得人形机器人更具备安全性上提升。关节是人形机器人的“肌肉”，负责驱动其完成行走、奔跑、跳跃、抓取等一切动作。然而，关节的传动轻量化也标志着人形机器人整体重量的降低，这有利于续航能力、运动精度、负载能力等的提升，以及优化静音性能，从而使得未来人形机器人更为轻便、高效。
PEEK材料作为高强度轻量化的材料可以取代金属，实现明显减重，因此，PEEK材料能够为人形机器人实现明显的减重效果。在“以塑代钢”、“轻量化”的大背景下，新型高性能聚合物PEEK凭借优异的性能，在中高端应用领域开始逐渐取代金属。作为顶级特种工程塑料，PEEK具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、自润滑等特性，绝缘性和耐化学性也优于普通金属。PEEK材料的密度约为铝合金的一半，在保持高强度和刚度的同时也实现了轻量化。

2 人形机器人更轻量化的PEEK摆线关节
禾川科技掌握自有配方的高性能轻量化材料研制方案，由PEEK（聚醚醚酮）材料与陶瓷加碳纤维构成的复合型高强度材料，可被应用于人形机器人“肌肉”关节核心组件的传动部分。
（1）PEEK材料在人形机器人的三大应用场景
目前PEEK材料的主要应用领域包括航空航天、电子、机器人、汽车、能源、医疗等，其中，航空航天占据最大的市场份额，但人形机器人市场预计将成为增长最快的应用领域之一。
在人形机器人领域，PEEK材料的应用包括以下三大具体场景：

· PEEK型复合材料摆线齿轮：主要被应用于人形机器人的关节、四肢等部位，以提供稳定的传动和支撑能力；
· PEEK轴承：主要被应用于人形机器人的关节和其他位置，具有出色的耐性和自润滑性，可减少摩擦和磨损，延长机器人的使用寿命；
· PEEK骨架：被应用于人形机器人的躯干和肢体框架，重量比金属替代品轻40%，同时保持足够的强度和刚度，以满足人形机器人的负载和灵活性要求。
（2）PEEK型复合材料摆线齿轮的特征
· 减速机壳体材质和摆线齿轮使用PEEK型复合材料，将材质做成塑料，实现了轻量化；
· 低摩擦系数、高耐疲劳性、良好的尺寸稳定性等特性。
（3）形状·齿形设计
· 禾川通过解析技术和齿形设计技术，实现了PEEK树脂材料的高转矩化和高精度化；
· 树脂波动减速机单元开发品外观图（外径：φ73），传统型号1/3，重量约126g；
· 树脂波动满足齿车减速器的高精度特性，角度传递误差在5~10arc-min以下。
禾川人形机器人轻量化PEEK摆线关节规格30Nm、 70Nm、110Nm即将呈现，创新带来未来无限价值。
3 延续运用高强度和高模量材料，以替代金属材料
综上所述，PEEK材料具有低密度、尺寸稳定性及良好的表面外观特性，以实现塑代钢及轻量化。

凭借其超高模量与强度、良好的表面外观，以及在潮湿环境下，仍能保持优异性能的高保留率、超低的密度、较好的尺寸稳定性、低摩擦系数、较高的机械性能等特点，可为人形机器人关节模组打造专属化的解决方案，助力提升灵巧手多自由度指关节准直驱方案的创新实现，峰值输出达到0.9Nm。
机器人轻量化已成为大势所趋，PEEK材料将加速未来更轻量关节传动的应用推广，轻量化材料赋能人形机器人产业的成熟化，并在人形摆线关节应用和开发中大放光彩。