2025年人形机器人行业深度报告：人形轻量化大势所趋，镁合金与“以塑代钢”是核心

1. 从下游整机看机器人轻量化趋势

人形机器人轻量化成为主要趋势

从下游主机厂角度出发，同系列产品轻量化趋势明显：1）优必选Walker C在身高增加33cm的 基础上将重量降低了20kg；2）天工Ultra的整机重量为55kg，较天工1.2MAX降低5kg；3） 特斯拉Optimus从最初的Gen 1的73kg降低至Gen 2的63kg。

轻量化可解决人形机器人“痛点”问题

从新能源汽车角度出发，整车重量与续航呈负相关，此现象依然适用于机器人。与工业机器人 不同，人形机器人体积更小，所搭载的电池包更小，而当前人形机器人的续航仅为2小时，无法 适配大部分应用场景，因此对轻量化提出了更高的要求。卓益得人形机器人通过减重40%，将 续航时间提高至6小时。

人形机器人自重与性能挂钩，轻量化势在必行：1）过高的自重会影响人形机器人的灵活度，使 其无法满足精细化场景需求；2）过高的自重会导致人形机器人关节处的电机及其余零部件的负 载压力过大，使得电机发热现象严重及零部件磨损加大，进一步影响人形机器人的使用寿命。

人形机器人轻量化主要路径

人形机器人实现轻量化主要可通过结构优化、零部件替换、原材料替换三个角度出发。

结构优化主要可通过集成化设计、仿生结构设计、去冗余设计来降低所需零部件数量。其中， 主流的方案为拓扑优化，如天工Ultra在腿部连杆等多处承力结构进行材料分布优化，在不影 响整机性能的情况下大幅降低自重。

零部件替换主要通过采用更高性能的产品实现，如采用更高效率和功率密度的电机，使得其 能够在较小的体积和重量下输出较大的功率，进而降低所需电机数量。

原材料替换主要通过采用质量更轻的材料来打造人形机器人，如铝合金、镁合金、高性能工 程塑料等，主要替换部位为机器人外壳、精密零部件等。其中，精密零部件的原材料更换应 用较多，如科盟创新采用PEEK材料打造谐波减速器，减重61%。

原材料替换大有可为

从特斯拉角度看，轻量化主要从原材料角度出发。当前，人形机器人用量较多的轻量化材料 为铝合金，但方案或将切换。Optimus Gen2手臂部位采用连续碳纤维增强 PEEK（CF/PEEK） 复合材料，相比传统铝合金和不锈钢，重量减轻70%，整机重量降低10kg。

原材料替换主要逻辑为采用更低密度的金属材料。碳纤维、镁合金、高性能工程塑料的密度 都显著低于不锈钢、高强度钢、铝合金等主流轻量化材料为基准。从性能角度看，高性能工 程塑料、镁合金与铝合金的屈服强度和比强度相差无几，原材料替换时对结构强度的影响可 以忽略不计；碳纤维材料的屈服强度和比强度远高于其他轻量化材料，但受限于成本无法大 规模应用。因此，镁合金及高性能工程塑料或为主流替换方案。

2. 成本下行&技术突破为镁合金输入新动力

为什么看好镁合金的应用？

过去牵制镁合金大规模应用的因素为工艺和经济性。以汽车领域为例，大规模使用的轻量化 材料以铝合金、高强度钢为主，镁合金用量较小，碳纤维材料主要用于高端车型（超跑等） 。此外，镁合金电磁屏蔽效能较铝合金可提升约30%，可有效保护机器人内部电路免受干扰 ，叠加更高的散热效率，故而相较于汽车赛道，镁合金更适配人形机器人。

从轻量化角度看，铝合金的上位替代为镁合金、碳纤维材料等。其中，镁合金密度为铝合金 的2/3，过去原材料成本较高，且工艺复杂；碳纤维材料虽能大幅降低产品重量，但成本高 昂使得终端产品的价格定位较高，无法大批量应用。而当前，镁合金原材料成本下行以及镁 合金制造工艺的不断拓展和优化，使得镁合金性价比逐渐凸显，过去的牵制因素有望得到优 化。

原材料成本下行&供给充分解决经济性问题

镁锭价格自2022年起持续下行，当前原材料成本低于铝。自2022年起，镁合金上游原材料 镁锭的价格持续下跌，于2024年年初几乎与铝价持平。自2024年9月起至今，镁锭价格始终 低于铝，2025H1铝价均价为2.03万元/吨，镁锭价格为1.78万元/吨。

从供给端看，中国为镁原材料供应大国，2024年产量占比全球的95%。中国镁锭产量从 2000年的140千公吨提升至2024年的950千公吨，占比从38%提升至95%。充沛产量从一定 程度上可以保证后续镁锭价格的维稳。

原材料价格下行有望助推镁合金供需共振上行。从镁合金产量来看，当前中国镁合金产量稳 定在30-40万吨左右，继2021年镁原材料上涨后，镁合金产量同比走低，于2024年反弹。 2024年镁合金产量为39.68万吨，同比+14.95%。随着原材料成本长期维持低位，镁合金产 量有望进一步上行，或将助推镁合金采购成本下行&用量上行。

当前价格下，镁合金性价比更高

据星源卓镁招股说明书显示，当镁合金价格与铝合金价格比等于1.29时，生产相同产品所耗 用的原材料及加工成本基本一致，镁铝价格比在1.2-1.3时镁具有更高的性价比，足以取代 铝合金并大规模用于工业生产。

25H1镁铝平均价格比仅0.878 。以建筑行业2022年数据为例，每平方米镁模板压住/挤压 产品成本分别为500.7元、664.0-714.0元，对应铝模板产品为655.4-660.4、740.4-752.9 元，终端产品成本优势显著。加工后每千克镁合金产品成本在30.04-42.84元，铝合金为 26.22-30.12元，但镁合金密度约为铝合金的2/3，因此对于同一压铸产品，镁合金加工后成 本约低31%左右。

工业机器人已有应用，人形未来可期

机器人镁合金已有应用。宝武镁业与埃斯顿机器人推出的“ER4-550-MI”机器人采用镁合 金材料打造，较铝合金版本减重11%、节拍速度提高5%、能耗降低10%，且在减震、电磁 屏蔽和散热方面表现卓越。本田ASIMO机器人采用镁合金外壳，自重降低使得步行速度由 1.6km/h提升至2.5km/h。

我们认为，人形机器人镁合金上量速度将快于汽车，理由为：1）ToB场景多为封闭式环境 （工厂），耐腐蚀性要求较低，使得镁合金劣势被削弱，锻造件&半固态件均有应用空间； 2）ToC场景下，人形机器人零部件更为精细，体积重量小于汽车件（机器人镁合金壳体VS 汽车结构件），使得小吨位半固态成型机亦有应用空间；3）镁合金减震、电磁屏蔽和散热 更契合人形机器人，较铝合金和高强度高优势明显。

3. 高性能工程塑料掀起“以塑代钢”革命

工程塑料性能优异，企业布局集中度高

工程塑料在塑料材料中具有差异化优势。与通用塑料相比，工程特种塑料分子结构更加特殊， 合成工艺更加复杂精密。通用塑料如常见的聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）在耐高温、机械强度 和化学稳定性等方面存在明显的局限性。

特种工程塑料技术壁垒较高，每种产品的生产企业相对较少，集中度较高。同时部分企业也可 生产不同产品，布局较为广泛的有金发科技和沃特科技，另外新和成、德众泰在个别产品方面 也处于领先地位，但在布局广度方面较国外企业仍有差距。产品消费结构方面，PPS以及PPA 需求占比较大，2023年两者合计消费已超特种工程塑料全部消费量的50%，主要依靠新能源汽 车以及电子电器下游应用领域拉动需求。

PEEK性能端：材料性能可与合金媲美

PEEK（poly-ether-ether-ketone，聚苯硫醚）是一种特种工程塑料，其分子主链结构由包含一 个酮键与两个醚键的重复单元构成，属于半结晶性高分子材料。

PEEK 的韧性、刚度和出色的抗疲劳性使其强度可与合金相媲美。该材料具备优异的耐腐蚀性 能、耐高温性和抗磨损性。在长期抗机械应力应用中非常理想，能够长期承受高负荷而不产生 残余损伤，从而保持结构的完整性；此外，PEEK还具有强大的拉伸强度，即使在高达299℃ 的 高温下也能保持惊人的强度。PEEK 还具有良好的绝缘性能。这些绝缘性能在各种温度范围和 环境条件下都稳定可靠。

PEEK生产工艺复杂，工业化验证周期长。在长时间高温下的聚合反应中，材料不能发生过度 的降解和交联，需要一致性高、结晶性能高，并达到合适的熔指和黏度平衡。由于工艺难度较 大，产能爬坡需要时间积累，下游客户认证开发周期长。

PPS供给端：市场格局集中，国产进程加速

PPS全球市场格局集中，行业技术壁垒高。根据市场竞争格局来看，全球主要供应商包括DIC 、东丽、索尔维、Fortron、日本吴羽化学、INITZ、浙江新和成等。根据QY Research数据， 2024年全球前五大厂商共占有超80%的市场份额，中国市场占比超35%，日本和欧洲共占约 40%市场份额。

产能与技术提振下国产化进程加速。中国企业近年来在产能和技术上进步显著，国产化进程加 速，但高端应用仍依赖进口或外资品牌。截至2024年，浙江新和成目前年产能22000吨，仅次 于日本东丽和DIC，跻身前列。2020年-2023年，我国PPS表观消费量由38000吨上升至47000吨 ，国内产能自给率由45%上升至64%。

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编辑：火腿肠