人形機(jī)器人的發(fā)展源遠(yuǎn)流長，其早期發(fā)展可回溯至20世紀(jì)60年代至90年代。在這一時(shí)期，技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步極大地提升了機(jī)器人的認(rèn)知能力。從最初僅能執(zhí)行簡單、刻板的動(dòng)作，逐漸發(fā)展到能夠獨(dú)立且穩(wěn)定地完成復(fù)雜動(dòng)作，這一轉(zhuǎn)變堪稱具有里程碑意義。與此同時(shí)，人工智能（AI）技術(shù)的迅猛發(fā)展，更是為人形機(jī)器人的“大腦”注入了強(qiáng)大的智慧，使其智能化程度實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

現(xiàn)代人形機(jī)器人主要由感知、決策、控制以及執(zhí)行這四大核心模塊構(gòu)成。其中，執(zhí)行模塊宛如人類的肌肉，在控制器的精準(zhǔn)指揮下，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的肢體進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)。由于人形機(jī)器人的目標(biāo)是能夠像人類一樣執(zhí)行大部分動(dòng)作，這就對(duì)其靈活性提出了極高的要求。在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中，輕量化設(shè)計(jì)成為了關(guān)鍵要素。

輕量化設(shè)計(jì)對(duì)于人形機(jī)器人而言具有多方面的重要意義。一方面，通過減少機(jī)器人各部件的重量，可以顯著降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需的力矩和功率。這意味著在相同的能源供應(yīng)下，機(jī)器人能夠發(fā)揮出更大的承載力，執(zhí)行更為復(fù)雜和繁重的任務(wù)。另一方面，輕量化有助于機(jī)器人降低功耗，減少能源消耗，從而延長其續(xù)航時(shí)間和使用壽命。從整體上看，輕量化設(shè)計(jì)對(duì)于提升機(jī)器人的性能，加速其商業(yè)化落地進(jìn)程起著至關(guān)重要的作用，是當(dāng)前人形機(jī)器人發(fā)展的必然趨勢。

在眾多常見的輕量化材料中，如鋁、鎂以及聚醚醚酮（PEEK）材料等，鎂材料展現(xiàn)出了獨(dú)特的價(jià)格優(yōu)勢。長期以來，鎂與鋁的價(jià)格比值（鎂鋁比）常年保持在1.1至1.3之間。截至2025年1月17日，鎂鋁比更是低至0.877，明顯低于其合理區(qū)間范圍。這一價(jià)格優(yōu)勢使得鎂在成本控制方面具有較大的吸引力。與PEEK材料相比，鎂的價(jià)格優(yōu)勢更為突出，PEEK材料的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁和鎂，這在大規(guī)模應(yīng)用場景下，成本因素將成為制約其廣泛使用的重要因素。而鎂材料相對(duì)較低的價(jià)格，為其在人形機(jī)器人領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用提供了有利的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

鎂材料在性能方面同樣表現(xiàn)出色。其密度極低，與鋁合金相比，相同體積下鎂的重量要減少三分之一。這種低密度特性使得鎂在輕量化應(yīng)用中具有先天優(yōu)勢。在汽車行業(yè)，鎂作為輕量化材料已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了顯著的成效。其在減震性能和散熱性能方面尤為突出，而這些性能特點(diǎn)與人形機(jī)器人的功能訴求高度契合。

在機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行過程中，良好的減震性能可以有效減少機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的震動(dòng)和沖擊，保護(hù)機(jī)器人內(nèi)部的精密零部件，提高機(jī)器人的穩(wěn)定性和可靠性。出色的散熱性能則能夠確保機(jī)器人在長時(shí)間運(yùn)行過程中，電子元件產(chǎn)生的熱量能夠及時(shí)散發(fā)出去，避免因過熱導(dǎo)致的性能下降甚至故障。

以AD91D鎂合金為例，其密度僅為1.7kg/m3，約為鋁的2/3，鋼的1/4。然而，其強(qiáng)度卻高于鋁合金，比剛度接近鋁合金和鋼，這使得它能夠承受一定的負(fù)荷。同時(shí)，AD91D鎂合金還具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，在制造過程中能夠精確成型，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。此外，它還具備良好的阻尼系數(shù)，減震量大于鋁合金和鑄鐵，進(jìn)一步凸顯了其在減震性能方面的優(yōu)勢。這些優(yōu)異的性能使得鎂合金在機(jī)器人殼體等部件的應(yīng)用中具有巨大的潛力。

目前，鎂金屬在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)逐漸展開，并取得了顯著的成果。寶武鎂業(yè)和埃斯頓機(jī)器人攜手合作，率先推出了鎂合金工業(yè)機(jī)器人新品“ER4-550-MI”。這款機(jī)器人在多個(gè)方面展現(xiàn)出了卓越的性能提升。與傳統(tǒng)機(jī)器人相比，其節(jié)拍速度提升了5%，這意味著在相同時(shí)間內(nèi)，它能夠完成更多的工作任務(wù)，提高了生產(chǎn)效率。在減震、電磁屏蔽和散熱方面，該機(jī)器人表現(xiàn)出色，有效增強(qiáng)了運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，能耗降低了10%，顯著提高了能源利用效率，降低了使用成本。這一成功案例充分證明了鎂材料在提升機(jī)器人性能方面的巨大潛力，也為鎂材料在機(jī)器人領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了有力的實(shí)踐依據(jù)。

近年來，工業(yè)機(jī)器人市場呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。2023年，全球工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到54萬臺(tái)，與2015年的25萬臺(tái)相比，增長了116%，顯示出了強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。而我國作為全球制造業(yè)的重要力量，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展速度更為迅猛。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，我國2024年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)到了53萬臺(tái)/套，同比增長40%。

圖表： 我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量情況

數(shù)據(jù)來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理

我們對(duì)寶武鎂業(yè)推出的鎂合金機(jī)器人進(jìn)行了詳細(xì)測算，其鎂用量約為4.97千克左右。以此作為工業(yè)機(jī)器人平均單機(jī)用量，在當(dāng)前完全用鎂替代其他材料的情況下，工業(yè)機(jī)器人將拉動(dòng)約2683噸鎂消費(fèi)量。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。未來，若在更大尺寸或其他新型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人上廣泛運(yùn)用鎂合金材料，從長遠(yuǎn)來看，對(duì)鎂合金的拉動(dòng)作用有望達(dá)到萬噸以上。這表明工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展將成為鎂材料需求增長的重要驅(qū)動(dòng)力之一。

隨著技術(shù)的不斷成熟和市場的逐步培育，人形機(jī)器人即將迎來量產(chǎn)時(shí)代。經(jīng)過測算，在人形機(jī)器人的電機(jī)外殼及身體部分外殼應(yīng)用中，每臺(tái)（套）人形機(jī)器人或可拉動(dòng)13.7千克鎂金屬用量。假設(shè)未來人形機(jī)器人的出貨量達(dá)到100萬套，那么人形機(jī)器人遠(yuǎn)期將拉動(dòng)1.37萬噸鎂金屬消費(fèi)量。而且，若未來在機(jī)器人的其他部件同樣實(shí)現(xiàn)鎂金屬替代，例如關(guān)節(jié)部位、內(nèi)部結(jié)構(gòu)件等，那么對(duì)鎂合金用量的拉動(dòng)將更為可觀。人形機(jī)器人作為未來科技發(fā)展的重要方向，其巨大的市場潛力將為鎂材料的應(yīng)用帶來廣闊的發(fā)展空間，成為推動(dòng)鎂用量大幅增長的又一強(qiáng)大動(dòng)力。

在人形機(jī)器人快速迭代的背景下，輕量化已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。鎂材料憑借其顯著的價(jià)格優(yōu)勢、卓越的性能表現(xiàn)以及在實(shí)際應(yīng)用中的良好成果，正逐漸成為人形機(jī)器人輕量化的理想材料。隨著工業(yè)機(jī)器人和人形機(jī)器人市場的不斷發(fā)展，鎂材料的用量有望實(shí)現(xiàn)大幅增長，在人形機(jī)器人領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和發(fā)展前景。