Page 66 - 《橡塑技术与装备》2026年2期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

部件高温工作环境，避免热变形导致性能衰减。高耐 腱绳传动系统在人形机器人中起到模拟人体肌腱
热性和尺寸稳定性使其成为机器人伺服电机连接器首 的作用，通过拉动或放松绳索来驱动关节运动。腱绳
选材料，保障精密电子元件在复杂工况下稳定运行。 材料是灵巧手肌腱，牵引手指活动，完成各种动作，
LCP 电绝缘性与低介电常数，用于高速连接器上为信 是提升灵巧手的精细控制能力和轻量化重要材料。腱
号与电连接桥梁，在机器人系统内外数据传输中发挥 绳材料主要分为高分子纤维类和金属类。UHMW-
关键作用，保障高频信号传输效率。LCP 满足人工肌 PE 替代钢丝成了腱绳核心材料，其重量仅为钢丝的
肉对轻量化与柔韧度需求，模拟人类肌肉收缩与伸展， 1/7~1/8，无需防锈，单台机器人腱绳价值量约 3 520
助力机器人实现精细自然动作，用于制造电子皮肤， 元， 若 全 球 出货 量 达 1 000 万 台， 市 场 规模 将 突 破
提升机器人环境感知能力。适用于生产高精度、高可 350 亿 元。 UHMW-PE 用于关节部件，集成于灵巧
靠性的压力传感器、温度传感器等关键感知部件，支 手的传动和支撑结构，模拟人体肌腱实现高灵活度与
撑机器人的精准控制与交互。LCP 低吸水率与尺寸稳 低惯量，提升运动精度。UHMW-PE 用于轴承、衬套
定性，确保在潮湿环境或长期运行中部件精度不受影 等滑动部件时无需润滑油，物理性能优于金属材料。
响，LCP 耐气候性、耐辐射性 [26] ，适应露天环境使用， 用于传感器与机身覆盖层 ：兼具防护性能与轻量化需
提升机器人运动控制准确性。LCP 熔点较高，具有较 求，优化人机交互体验。
好的流动性，能够通过注塑成型，相比金属材料减少 2.8 TPU
机器人本体重量，若用玻璃纤维、碳纤维等增强，性 热塑性聚氨酯弹性体橡胶（Thermoplastic
能更远超其他工程塑料，提升续航能力，满足结构承 Polyurethanes，简称 TPU），是由软链段（长链低聚
载需求。 物二醇）和硬链段（二异氰酸酯和扩链剂）组成的线
2.7 UHMW-PE 性嵌段聚合物，介于橡胶和塑料之间的高分子材料。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一种分子量 其分子结构以线性为主，硬链段强极性，硬链段微相
在 100 万以上的线性结构聚乙烯材料，具有超高强度、 区通过氢键形成物理交联，分布在软链段基体中形成
耐磨损、耐低温等优异性能，被广泛应用于多个领域。 一种物理交联点，从而使弹性体具有硫化橡胶的弹性
其比强度是优质钢材的 15 倍，碳纤维的 2.6 倍，芳纶 回复性能。TPU 通过氢键形成物理交联，可加热塑化
纤维的 1.7 倍，且断裂伸长率高于碳纤维和芳纶，柔 并溶解于特定溶剂。按成分可分为聚酯型和聚醚型，
韧性良好，在高应变率和低温环境下仍能保持稳定力 具有硬度范围宽（60 HA~85 HD） [27] 、耐磨、耐油、
学性能。UHMW-PE 还具备耐强酸强碱腐蚀、抗紫外 透明、弹性好等特点 [28] ，在 -40~120 ℃温度范围内
线、低摩擦系数、卫生无毒等特性，使用温度可低至 -70 保持柔性，无需增塑剂。
℃，甚至适用于液氮环境。UHMW-PE 因分子量极高， TPU 复合材料的独特性能在人形机器人中展现
传统加工难度大。通过专用注塑机及工艺优化，可实 应用潜力，尤其在柔性部件、结构材料和电子皮肤等
现高效成型，生产效率达 10~40 模 /h，较传统压制烧 方向备受关注。TPU 复合材料通过融入玻璃纤维、炭
结法显著提升。 黑、二氧化硅等成分，在提升强度和耐热性的同时保
UHMW-PE 凭借其高强轻质、耐磨耐腐蚀等特 持轻量化特性，可降低机器人能耗并提升运动灵活性。
性，已成为人形机器人轻量化、提升运动性能关键材 TPU 材料兼具橡胶的弹性和塑料的加工性 [29] ，耐磨、
料，其独特性能在机器人领域是不可替代，比强度是 耐候性优良，适合制作需要反复形变的部件关节缓冲
优质钢丝的 15 倍、碳纤维的 1.8 倍，密度仅为水的 0.97 层、线缆保护套。支持 3D 打印和复杂结构成型，可
倍，显著降低机器人自重。特斯拉 Optimus Gen2 采 通过配方调整实现硬度、弹性等性能定制，满足机器
用 UHMW-PE 轻量化材料实现减重 10 kg，步行速度 人不同部位的功能需求。TPU 柔韧性接近人类皮肤，
提升 30%。摩擦系数低且具备自润滑特性，适合高频 用于电子皮肤基底集成柔性传感器，实现压力、温度
率运动传动部件（如腱绳、关节），可承受长期高负荷 等信号检测。3D 打印 TPU 已被用于研发软质仿生皮
运作而不易磨损。其抗化学腐蚀和弯曲性能适用于防 肤。TPU 用于机器人骨架、外壳等部件，通过蜂窝状
护外壳和柔性传动结构。即使在 -200 ℃液氮环境下 或多孔结构设计，提供可靠支撑减轻整体重量。利用
仍保持韧性，避免普通塑料低温脆化问题。 其弹性特性制作膝关节、肘关节等部位缓冲层，降低

2
·20· 第 52 卷 第 期