2025年中国人形机器人腱绳行业概览：钨丝绳PK超高分子量聚乙烯纤维，谁主沉浮？

Humanoid Robot Tendon Material Industry Overviewの人型ロボット腱素材市場研究報告 （精华版） 报告标签：人形机器人、腱绳材料、钨丝绳、超高分子量聚乙烯、混合编织腱绳撰写人：于利蓉 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 报告要点速览 本报告为2025年中国人形机器人腱绳材料行业概览报告。将梳理中国人形机器人腱绳材料行业发展现状，对该行业的产业链、行业规模、发展趋势作出具体分析。此研究将会回答的关键问题： 1.人形机器人腱绳行业发展现状？2.人形机器人腱绳市场的竞争情况？3.人形机器人腱绳的市场规模如何？4.人形机器人腱绳材料的发展趋势如何？ 观点提炼 人形机器人腱绳行业发展现状？ 人形机器人腱绳材料是指用于人形机器人模拟生物肌腱功能、传递运动与力的高性能细绳或纤维绳。人形机器人腱绳材料主要包括超高分子量聚乙烯纤维、钨丝绳、芳纶纤维、碳纤维复合绳索、混合编织腱绳等。 人形机器人腱绳市场的竞争情况？ 中国人形机器人腱绳竞争格局中，国际巨头企业霍尼韦尔、埃万特、东洋纺、日立金属等占据第一梯队，中国领先企业南山智尚、恒辉安防、同益中、大业股份等占据第二梯队，中国人形机器人腱绳领域新兴企业联泓新科、高测股份、迈斯威、贝泽精密等占据第三梯队。 人形机器人腱绳的市场规模如何？ 随着人形机器人量产进程的推进，腱绳材料性能的稳定提升，以及政策扶持、资本投入和智能制造的产业化落地，人形机器人腱绳市场规模预计将持续扩大。从超高分子量聚乙烯纤维角度计算，2024年中国人形机器人腱绳市场规模约0.1亿元，2030年将增长至5.3亿元。从钨丝绳角度计算，2024年中国人形机器人腱绳市场规模约0.3亿元，2030年将增长至22.0亿元，期间复合增长率101.4%。 人形机器人腱绳材料的发展趋势如何？ 人形机器人发展前期，腱绳材料以金属腱绳性能较优；发展中期，腱绳材料将以金属腱绳和高分子腱绳共存，高分子材料更具轻量化优势；发展后期，腱绳材料以金属腱绳、高分子纤维、混合编织腱绳共存，高分子材料和混合编织腱绳更具优势。高测股份的复合金属腱绳在耐磨性、耐疲劳和弯折半径性能方面具有显著提升，南山智尚将混合编织腱绳作为未来发展的重要方向，同益中明确将腱绳的混合编织作为客户可选方案。 ◼人形机器人腱绳的定义 人形机器人腱绳是指用于人形机器人模拟生物肌腱功能、传递运动与力的高性能细绳或纤维绳，主要包括超高分子量聚乙烯纤维、钨丝绳、芳纶纤维、碳纤维复合绳索、混合编织腱绳等 人形机器人腱绳定义 人形机器人腱绳是指用于人形机器人模拟生物肌腱功能、传递运动与力的高性能细绳或纤维绳。目前多用于人形机器人灵巧手，是灵巧手的“肌腱”，牵引手指活动，完成各种动作。南山智尚年报定义其为借鉴人体肌腱（或腱绳）功能与结构原理，应用于机器人领域的一种传动或驱动部件，主要用于实现机器人手部、肢体、关节的灵活运动和力的传递。 人形机器人腱绳传动系统 人形机器人灵巧手腱绳传动系统使用类似人类手指的腱和绳索结构，通过拉动或放松绳索来驱动手指的关节运动。一般电机通过齿轮箱驱动滚珠丝杠，通过滚珠丝杠上的螺母把旋转运动转换为直线运动，腱绳形成一个腱环套在螺母上，螺母拉动连接在灵巧手手指指骨上的腱绳，实现手指绕关节轴的转动运动。 人形机器人腱绳材料 人形机器人腱绳材料主要包括超高分子量聚乙烯纤维、钨丝绳、芳纶纤维、碳纤维复合绳索、混合编织腱绳等。 其中，超高分子量聚乙烯纤维简称UHMWPE纤维，是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯，与碳纤维、芳纶合称为“世界三大高科技纤维”。 ◼人形机器人腱绳的性能要求 人形机器人腱绳对材料的抗拉强度、材料强度、纤度、弹性模量、静态负载、机械寿命、磨损系数、耐热性能等均有一定要求，且不同腱绳材料的性能要求有所差异 ◼人形机器人腱绳对材料的抗拉强度、材料强度、纤度、弹性模量、静态负载、机械寿命、磨损系数、耐热性能等均有一定要求，且不同腱绳材料的性能要求有所差异 在抗拉强度方面：人形机器人腱绳抗拉强度需达到2.5GPa-3.5Gpa。 材料强度方面：钢丝绳材料强度需达到0.8-1.2GPa·cm³/g；碳纤维复合绳材料强度需达到3.5GPa·cm³/g；超高分子量聚乙烯纤维材料强度需达到2.5-3.5GPa·cm³/g。 纤度方面：钢丝绳材料纤度需达到0.5mm；超高分子量聚乙烯纤维材料纤度需达到0.1-0.4mm。 弹性模量方面：人形机器人腱绳弹性模量需达到100GPa。 静态负载方面：人形机器人腱绳静态负载情况下蠕变伸长率需低于0.5%。 机械寿命方面：人形机器人腱绳机械寿命需达到百万次以上，实验室验证数据基本在150-200万次之间。 磨损系数方面：无涂层钢丝绳摩擦系数要控制在小于0.1的等级，如果加入自修复层，以及润滑层的话摩擦系数一般要小于0.01。磨损率一般要求低于0.01mm³/(N·m)。 耐热性能方面：人形机器人腱绳需能承受-40摄氏度至150摄氏度到200摄氏度的温度测试。 ◼人形机器人腱绳材料的性能对比 国产钨丝绳在耐磨性能、抗蠕变性、屈服强度、轻量化等性能方面与海外钨丝绳差距逐渐缩小，在机械寿命、抗拉强度和耐腐蚀性方面，国产钨丝绳还有较大进步空间 超高分子量聚乙烯纤维在轻量化、比强度和抗拉强度性能方面优于钨丝绳，但其抗蠕变性和耐磨性能欠佳，价格相比钨丝绳便宜约3倍 人形机器人腱绳材料的性能对比 ◼主流人形机器人腱绳材料的痛点 超高分子量聚乙烯纤维用作腱绳材料的主要痛点在于抗蠕变性和耐磨性能欠佳，需要高水平算法进行补偿；钨丝绳的主要痛点在于轻量化，迫使人形机器人整机厂在“稳定性与重量”间权衡 超高分子量聚乙烯纤维相比金属材料如钨丝绳，其耐磨性能欠佳，在反复的滑动摩擦和循环载荷作用下，易发生磨损、起毛，使得腱绳结构完整性受损，强度下降，并可能影响周边精密部件的正常运行。目前，帝斯曼、东洋纺、陶氏化学等企业均在对UHMWPE纤维的化学材料配方做进一步研发，以改善高分子材料的蠕变性能和耐磨性能。 钨丝绳痛点 钨丝绳相比超高分子量聚乙烯纤维材料，其重大的痛点在于轻 量 化。钨 丝 绳 的 密 度 约 为UHMWPE纤维的20倍。在人形机器人手臂和灵巧手这类需要高自由度、高频运动且对重量极为敏感的部位，大量采用钨丝绳作为腱绳材料，将显著增加关节和末端执行器的惯性质量，从而增大驱动电机的负载，降低运动响应速度和能效比，迫使人形机器人整机厂在“稳定性与重量”间权衡。 在同等规格或相似承载需求下，单根钨丝绳的价格往往显著高于UHMWPE纤维腱绳。这一成本差异在人形机器人需要多根腱绳驱动多个关节的应用场景中会被进一步放大，直接影响整 机 的 物 料 成 本（BOMcost），使其在追求商业化落地和大规模量产的人形机器人领域的经济可行性欠佳。 ◼人形机器人腱绳材料的发展趋势 人形机器人发展前期，腱绳材料以金属腱绳性能较优；发展中期，腱绳材料将以金属腱绳和高分子腱绳共存，高分子材料更具轻量化优势；发展后期，高分子材料和混合编织腱绳更具优势 人形机器人腱绳材料的发展趋势 腱绳材料以金属腱绳性能较优 •在人形机器人发展前期，金属腱绳展现出显著优势：一是其力学特性相对稳定且易于建模，使得配合金属腱绳的软件控制算法更易于开发与调试；二是金属腱绳在工业机器人、精密机械等领域已有成熟应用基础，相关企业具备成熟的供应链、制造工艺和技术积累，能够快速实现技术迁移与产品转化，大幅缩短研发周期。 腱绳材料以金属腱绳和高分子腱绳共存，高分子材料更具轻量化优势 •在人形机器人发展中期，腱绳材料将呈现金属腱绳与高分子腱绳并存的多元化发展格局。金属腱绳凭借其高强度、低蠕变和成熟工艺，预计仍将在高可靠性场景中占据重要地位；而随着控制算法的进步、高分子材料化学配方的解密与国产化突破，以及通过纳米复合、表面涂层等技术对蠕变性和耐磨性的显著改善，高分子腱绳在轻量化、柔顺性方面的优势日益凸显，其低密度特性有助于降低系统惯量、提升运动灵活性与能效，适用于高动态响应和精细操作场景。 •相比之下，超高分子量聚乙烯纤维在实际应用中面临多重挑战。一是其抗蠕变性和耐磨性相对较弱，在长期循环载荷下易发生性能退化，影响传动精度和使用寿命；二是高端高分子纤维的核心化学配方与制备工艺多由少数国际企业掌握，技术壁垒高，产品溢价高，制约其在人形机器人领域的规模化应用。 中期 腱绳材料以金属腱绳、高分子纤维、混合编织腱绳共存，后两者材料更具优势 •在人形机器人发展后期，腱绳材料将进入多技术路线深度融合的成熟期，形成金属腱绳、高分子腱绳与混合编织腱绳并存的多元化格局。混合编织腱绳通过将金属腱绳与高分子纤维、或其他复合纤维复合编织，兼具高强度、低密度与良好抗蠕变性能，更接近生物肌腱特性。目前其技术难点主要在于材料模量差异导致拉伸时易脱线、交织点开缝，且对自动化编织设备精度要求高，量产难度大。随着制造工艺与材料科学的进步，预计高分子腱绳和混合编织腱绳将凭借综合性能优势逐步占据人形机器人腱绳材料市场的主导地位。 ◼人形机器人腱绳的混合编织方案 高测股份的复合金属腱绳在耐磨性、耐疲劳和弯折半径性能方面具有显著提升，南山智尚将混合编织腱绳作为未来发展的重要方向，同益中明确将腱绳的混合编织作为客户可选方案 人形机器人腱绳的混合编织方案 复合金属腱绳 ❑高测股份复合金属腱绳的定位：高测股份复合金属腱绳定位于用于人形机器人灵巧手、手臂、腿部等仿生人体肌腱作用的柔性传动介质。基绳由多根金属丝组成，外层由高分子材料包覆的一种复合结构。其中，公司主推的复合金属腱绳为复合钨丝腱绳。 ❑高测股份复合金属腱绳的性能优化：高测股份的复合金属腱绳方案在精度、响应速度和耐用性上都有显著提升。复合钨丝腱绳具备极小的折弯半径，独特分子结构设计具备更优耐磨及耐疲劳性能，能为人形机器人灵巧手绳驱方案提供更可靠、耐久且精准的动力传输和高自由度解决方案，受到客户高度认可，已进入多家机器人相关企业试用，并已与中国头部企业开展深入研发合作。 将混合编织腱绳作为重要发展方向 ❑南山智尚明确将混合编织腱绳作为未来发展的重要方向：南山智尚在投资者关系活动记录表中明确指出目前中国国内的各种绳材料本质上属于单一材料的绳，例如钢丝绳、钨丝绳、高分子绳，相关绳子其寿命很难达到50万次。南山智尚将与长盛轴承、忆海原识共同研发高强度高寿命的腱绳，相关腱绳材料至少选用6-7种以上高分子纤维共同编制而成，争取实现百万次甚至千万次的寿命。 将混合编织腱绳作为可选方案 ❑同益中明确将腱绳的混合编织作为客户可选方案：同益中官网明确超高分子量聚乙烯纤维可根据客户需求编织成各种形式、直径，或与其它材料混编成特定用途的缆绳。 ◼人形机器人腱绳材料产业链图谱 人形机器人腱绳产业链上游为原材料供应商，中游为腱绳材料制造企业，下游为腱绳材料应用场景。其中，金属腱绳上游钨钢供应商有向产业链中游腱绳制造环节布局趋势，例如首钢集团 ◼人形机器人腱绳产业链上游为原材料供应商，中游为腱绳材料制造企业，下游为腱绳材料应用场景 超高分子量聚乙烯纤维角度看，其产业链上游原材主要包括乙烯、聚合催化剂、UHMWPE树脂、溶剂、抗氧化剂等；中游制造企业主要有埃万特、霍尼韦尔、南山智尚、同益中等企业；下游应用场景广泛，涵盖防弹防护、海洋工程、体育装备及新兴的人形机器人等领域，其中，在人形机器人中作为轻量化、高韧性的传动