摘要：禾川科技掌握自有配方的高性能輕量化材料研制方案，由PEEK（聚醚醚酮）材料與陶瓷加碳纖維構(gòu)成的復(fù)合型高強(qiáng)度材料，可被應(yīng)用于人形機(jī)器人“肌肉”關(guān)節(jié)核心組件的傳動(dòng)部分。隨著目前人形機(jī)器人關(guān)節(jié)組件對高強(qiáng)度、輕量化需求的日益高漲，未來人形機(jī)器人整機(jī)的規(guī)?；_發(fā)將帶來對PEEK材料需求量的高速增長。

1 PEEK材料介紹
PEEK高性能工程材料及附加值處于工程塑料頂端（如圖1所示），成為了以塑代鋼、輕量化的絕佳選擇，PEEK也是目前人形機(jī)器人輕量化的核心材料之一，人形機(jī)器人的規(guī)?；慨a(chǎn)將拉動(dòng)對高性能輕量化材料的大量需求。

以特斯拉人形機(jī)器人擎天柱（Optimus）手臂PEEK用量45%為例，和常規(guī)品相比——采用PEEK材料之后，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品30%的輕量化，提高了嚙合率分散負(fù)載，故剛性極高。通過各部件間隙的最佳化配置，可以實(shí)現(xiàn)背隙5arcmin以下的高精度定位。以人形機(jī)器人52個(gè)關(guān)節(jié)自由度來說，關(guān)節(jié)占整個(gè)人形機(jī)器人重量分布的1/2以上，如果在這基礎(chǔ)上降低30%也可以令整個(gè)人形機(jī)器人重量降低到15%以上，同時(shí)，輕量化后使得人形機(jī)器人更具備安全性上提升。關(guān)節(jié)是人形機(jī)器人的“肌肉”，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)其完成行走、奔跑、跳躍、抓取等一切動(dòng)作。然而，關(guān)節(jié)的傳動(dòng)輕量化也標(biāo)志著人形機(jī)器人整體重量的降低，這有利于續(xù)航能力、運(yùn)動(dòng)精度、負(fù)載能力等的提升，以及優(yōu)化靜音性能，從而使得未來人形機(jī)器人更為輕便、高效。
PEEK材料作為高強(qiáng)度輕量化的材料可以取代金屬，實(shí)現(xiàn)明顯減重，因此，PEEK材料能夠?yàn)槿诵螜C(jī)器人實(shí)現(xiàn)明顯的減重效果。在“以塑代鋼”、“輕量化”的大背景下，新型高性能聚合物PEEK憑借優(yōu)異的性能，在中高端應(yīng)用領(lǐng)域開始逐漸取代金屬。作為頂級特種工程塑料，PEEK具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、自潤滑等特性，絕緣性和耐化學(xué)性也優(yōu)于普通金屬。PEEK材料的密度約為鋁合金的一半，在保持高強(qiáng)度和剛度的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了輕量化。

2 人形機(jī)器人更輕量化的PEEK擺線關(guān)節(jié)
禾川科技掌握自有配方的高性能輕量化材料研制方案，由PEEK（聚醚醚酮）材料與陶瓷加碳纖維構(gòu)成的復(fù)合型高強(qiáng)度材料，可被應(yīng)用于人形機(jī)器人“肌肉”關(guān)節(jié)核心組件的傳動(dòng)部分。
（1）PEEK材料在人形機(jī)器人的三大應(yīng)用場景
目前PEEK材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、電子、機(jī)器人、汽車、能源、醫(yī)療等，其中，航空航天占據(jù)最大的市場份額，但人形機(jī)器人市場預(yù)計(jì)將成為增長最快的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
在人形機(jī)器人領(lǐng)域，PEEK材料的應(yīng)用包括以下三大具體場景：

· PEEK型復(fù)合材料擺線齒輪：主要被應(yīng)用于人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)、四肢等部位，以提供穩(wěn)定的傳動(dòng)和支撐能力；
· PEEK軸承：主要被應(yīng)用于人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)和其他位置，具有出色的耐性和自潤滑性，可減少摩擦和磨損，延長機(jī)器人的使用壽命；
· PEEK骨架：被應(yīng)用于人形機(jī)器人的軀干和肢體框架，重量比金屬替代品輕40%，同時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足人形機(jī)器人的負(fù)載和靈活性要求。
（2）PEEK型復(fù)合材料擺線齒輪的特征
· 減速機(jī)殼體材質(zhì)和擺線齒輪使用PEEK型復(fù)合材料，將材質(zhì)做成塑料，實(shí)現(xiàn)了輕量化；
· 低摩擦系數(shù)、高耐疲勞性、良好的尺寸穩(wěn)定性等特性。
（3）形狀·齒形設(shè)計(jì)
· 禾川通過解析技術(shù)和齒形設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了PEEK樹脂材料的高轉(zhuǎn)矩化和高精度化；
· 樹脂波動(dòng)減速機(jī)單元開發(fā)品外觀圖（外徑：φ73），傳統(tǒng)型號1/3，重量約126g；
· 樹脂波動(dòng)滿足齒車減速器的高精度特性，角度傳遞誤差在5~10arc-min以下。
禾川人形機(jī)器人輕量化PEEK擺線關(guān)節(jié)規(guī)格30Nm、 70Nm、110Nm即將呈現(xiàn)，創(chuàng)新帶來未來無限價(jià)值。
3 延續(xù)運(yùn)用高強(qiáng)度和高模量材料，以替代金屬材料
綜上所述，PEEK材料具有低密度、尺寸穩(wěn)定性及良好的表面外觀特性，以實(shí)現(xiàn)塑代鋼及輕量化。

憑借其超高模量與強(qiáng)度、良好的表面外觀，以及在潮濕環(huán)境下，仍能保持優(yōu)異性能的高保留率、超低的密度、較好的尺寸穩(wěn)定性、低摩擦系數(shù)、較高的機(jī)械性能等特點(diǎn)，可為人形機(jī)器人關(guān)節(jié)模組打造專屬化的解決方案，助力提升靈巧手多自由度指關(guān)節(jié)準(zhǔn)直驅(qū)方案的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)，峰值輸出達(dá)到0.9Nm。
機(jī)器人輕量化已成為大勢所趨，PEEK材料將加速未來更輕量關(guān)節(jié)傳動(dòng)的應(yīng)用推廣，輕量化材料賦能人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成熟化，并在人形擺線關(guān)節(jié)應(yīng)用和開發(fā)中大放光彩。