机械设备行业周报：轻量化，机器人商业化落地必答题

机械设备 2025年08月03日 ——行业周报 投资评级：看好（维持） 孟鹏飞（分析师）mengpengfei@kysec.cn证书编号：S0790522060001 欧阳蕤（分析师）ouyangrui@kysec.cn证书编号：S0790525060002 “以塑代钢”趋势明确，轻量化解决人形机器人核心痛点 机器人的轻量化具备减重增加续航、带动性能突破、场景拓展和降本等多种优势。从产业化角度出发，以新能源汽车作参考，整车重量与续航呈负相关，因此铝合金、Peek等新材料在新能源汽车上得到加速应用，这一点同样适用于机器人。人形机器人应用场景的连续作业需要考虑其轻量化设计和电池能量密度。从特斯拉Optimus到波士顿动力Atlas，从日本丰田的T-HR3到中国优必选的Walker X，轻量化设计已成为决定产品竞争力的核心要素。 结构轻量化和材料轻量化是主要技术路径 结构优化法在汽车轴承、RV减速器、丝杠以及工业机器人等领域都有成功应用案例，其中拓扑优化进一步将结构轻量化推向精密化。材料轻量化核心在于用密度更低的材料替代传统的不锈钢、各类合金钢、铝合金等（多用于工业机器人等各种场景）。这其中以镁合金、PEEK为代表的高性能工程塑料、碳纤维等材料是目前较为前沿的方案，以PEEK为例，受益于人形机器人市场带动，预计2027年市场空间将增至28亿元，年复合增长率13%。 相关研究报告 《宇树科技：从机器狗到人形机器人的中国范式，“科技顶流”开启新篇章—行业深度报告》-2025.7.22 《特斯拉机器人换帅背后：进入关键调整期，为量产保驾护航—行业点评报告》-2025.7.14 轻量化材料加速应用于机器人核心零部件，关注几个核心投资方向 轻量化材料正逐步从机器人外壳渗透到核心零部件中，关注几个核心产业投资方向：（1）结构设计和材料设计持续优化下，核心零部件公司凭借自身强大的加工制造能力和产品设计能力推出精度更高的轻量化产品，如行星滚柱丝杠，丝杠公司通过一系列设计和对核心部件使用改性材料，使得产品强度、精度提升。相关具备强大加工制造能力的丝杠、减速器、关节模组公司有望持续受益。（2）轻量化材料端“以塑代钢”趋势确定情形下，包括上游材料端和中游高精度嵌件注塑企业有望持续受益。这其中具备嵌件设计、模具精度与工艺控制的成熟注塑公司和具备强大技术实力的原材料（包括peek在内的工程塑料等）企业将首当其冲。（3）区别于传统加工方式，人形机器人及减速器、灵巧手等核心零件从材料端到设计端存在较大变化，新型的加工方式会带来更多样化的需求，如3D打印、粉末冶金（MIM）等技术正在极大程度上改变生产制造流程。 《人形机器人订单潮来袭，商业化拉开序幕—行业周报》-2025.6.2 投资标的：关注机器人轻量化产业链 （1）核心零部件：总成：受益标的：拓普集团。减速器：推荐标的：隆盛科技、丰立智能，受益标的：中大力德。电机：受益标的：雷赛智能、信质集团。丝杠：推荐标的：震裕科技、雷迪克，受益标的：五洲新春、浙江荣泰。（2）塑件：受益标的：唯科科技、天龙股份、肇民科技、奇德新材，Peek：受益标的：中欣氟材、中研股份。（3）新工艺：3D打印：受益标的：华曙高科，设备：受益标的：华辰装备、浙海德曼 风险提示：宏观经济波动风险；机器人量产不及预期；供应链发展不及预期。 目录 1、轻量化：机器人商业化落地“必答题”，“以塑代钢”是趋势.........................................................................................31.1、产业趋势明确，轻量化解决人形机器人核心痛点......................................................................................................31.2、结构轻量化：拓扑优化是主流方案..............................................................................................................................41.3、材料轻量化：“以塑代钢”是主流方案........................................................................................................................51.4、机器人部件应用：材料端渗透加快，注塑件壁垒要求高..........................................................................................92、投资逻辑和重点标的..............................................................................................................................................................103、风险提示..................................................................................................................................................................................11 图表目录 图1：新能源汽车轻量化使用了多种材料...................................................................................................................................3图2：拓扑优化的轻量化研究成果显著.......................................................................................................................................4图3：宝武镁业和埃斯顿重磅推出镁合金机器人........................................................................................................................6图4：特种工程塑料的性能及附加值最高...................................................................................................................................7图5：海外三大巨头全球PEEK市占率合计达86%...................................................................................................................8图6：中国PEEK市场规模有望突破20亿元..............................................................................................................................8图7：科盟推出Peek材料轻量化谐波减速机..............................................................................................................................9图8：Peek材料可以用于转子护套...............................................................................................................................................9表1：轻量化优势显著...................................................................................................................................................................4表2：各类材料性能各具优点.......................................................................................................................................................5表3：镁合金对比铝合金具备优势...............................................................................................................................................5表4：人形机器人镁合金未来用量测算.......................................................................................................................................6表5：Peek材料和其他工程材料指标对比...................................................................................................................................7 1、轻量化：机器人商业化落地“必答题”，“以塑代钢”是趋势 1.1、产业趋势明确，轻量化解决人形机器人核心痛点 随着人形机器人产业的不断发展，机器人整机的结构重量成为制约运动性能、续航时长和场景适应性的关键因素。当前主流厂商普遍将“轻量化”作为迭代核心之一。特斯拉Optimus通过材料创新和结构设计，从2022年第一代的106kg已经降至2023年第二代的73kg，行走速度提升30%，续航时间从1.8小时延长至4.2小时；宇树科技H1体重仅47kg，宇树G1更轻至35kg。这些突破不仅彰显了轻量化的可行性，更预示着其将成为决定人形机器人商业化进程的关键变量。 轻量化优势：减重增加续航、性能突破、场景拓展和降本。从产业角度出发，以新能源汽车作参考，整车重量与续航呈负相关，即车辆越轻，续航时间越长，因此铝合金、Peek等新材料在新能源汽车上得到加速应用，这一点同样适用于机器人。人形机器人在应用场景的连续作业需要考虑其轻量化设计和电池能量密度。轻量化设计通过降低自重减少能耗，提升运动灵活性。 资料来源：氢云链 优势（1）：续航能力提升。通过减少重力势能和转动惯性，实现静态功耗与动态功耗的降低，并降低对电池能量密度的需求。此举使机器人在单次充电后运行时间得以延长，充电频率减少，进而显著增强续航能力。特斯拉OptimusG