于成濤 張靜旖 吳英彪

自1959年世界第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人由Unimation公司生產(chǎn)出以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)得到迅速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、生活服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著其重要的作用。麥肯錫全球研究所在2013年發(fā)布的《引領(lǐng)全球經(jīng)濟(jì)變革的顛覆性技術(shù)》報(bào)告中指出[1]，先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)是顛覆未來(lái)的12項(xiàng)技術(shù)之一。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展有望促進(jìn)新一次工業(yè)革命，直接影響世界制造業(yè)戰(zhàn)略格局。因此機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和技術(shù)的革新決定了一個(gè)國(guó)家高端技術(shù)發(fā)展的水平和發(fā)展方向，已被重點(diǎn)列為國(guó)家科技發(fā)展的戰(zhàn)略需要[2]。

現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展以及生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提升，使人類與機(jī)器人的聯(lián)系更加緊密，主要有以下原因：①機(jī)器人為制造業(yè)發(fā)展提供助力，可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量、避免人身事故的發(fā)生；②在工業(yè)上應(yīng)用可以提升精度和效率，在惡劣環(huán)境和太空中，應(yīng)用機(jī)器人可以部分或全部替代人工安全完成作業(yè)；③機(jī)器人應(yīng)用已經(jīng)滲透在如醫(yī)療、教育、服務(wù)、軍事等諸多方面[3]。

基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)利用始于20世紀(jì)中期[4]。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人只適用于結(jié)構(gòu)化環(huán)境和重復(fù)的作業(yè)任務(wù)中，屬于多輸入、單末端輸出系統(tǒng)，同時(shí)傳統(tǒng)機(jī)器人反應(yīng)遲鈍，工作效率低，并且無(wú)認(rèn)知與決策能力，無(wú)法與人實(shí)現(xiàn)高效溝通和交流[2]。傳統(tǒng)機(jī)器人適用于大批量的流水作業(yè)，可變制造能力有限。

隨著現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，伴隨著人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的創(chuàng)新，人們將“智能制造”作為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新需求。在以定制化服務(wù)、快速重組制造等可變制造系統(tǒng)的高端制造業(yè)中，智能機(jī)器人起到關(guān)鍵支撐作用。智能機(jī)器人通過(guò)類似人類的感知、推理、決策和學(xué)習(xí)等智能活動(dòng)，將人的思維方式嵌入于機(jī)器中并組成人機(jī)合作系統(tǒng)，通過(guò)人機(jī)合作，完成人類自身無(wú)法完成的復(fù)雜工作。在環(huán)境惡劣或人類無(wú)法觸及的工作場(chǎng)所，機(jī)器人可取代人類完成各種任務(wù)。因此，在產(chǎn)業(yè)調(diào)整、勞動(dòng)力不足、醫(yī)療衛(wèi)生、國(guó)防安全以及資源開發(fā)所面臨的各種挑戰(zhàn)中，智能機(jī)器人可作為重要的使用工具。

然而，現(xiàn)有的機(jī)器人系統(tǒng)要部分取代或完全取代人類的正常生產(chǎn)還面臨著諸多的技術(shù)難題。目前，在設(shè)計(jì)機(jī)器人的過(guò)程中很少考慮到在緊密空間內(nèi)的人與機(jī)器人的緊密協(xié)作，使得如本質(zhì)安全、人機(jī)協(xié)同認(rèn)知和行為互助等重要問(wèn)題都沒(méi)有得到解決。同時(shí)工業(yè)機(jī)器人的能力與產(chǎn)業(yè)需求還相差甚遠(yuǎn)。機(jī)器人主要應(yīng)用于大批量重復(fù)生產(chǎn)的汽車制造和電子行業(yè)，而在其他行業(yè)領(lǐng)域中的許多看似簡(jiǎn)單的工作，機(jī)器人卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)，靈活性差，工作效率低，人們常常陷入或者自動(dòng)化，或者人手工勞作的尷尬抉擇境地。

機(jī)器人本體輕量化技術(shù)是解決以上問(wèn)題的主要途徑之一。本體輕量化后的機(jī)器人可大幅提高運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性和工作效率，進(jìn)而改善操作速度和動(dòng)作準(zhǔn)確度，同時(shí)減輕運(yùn)動(dòng)慣性，提高了機(jī)器人的本質(zhì)安全性。各機(jī)器人制造公司在滿足機(jī)器人高速度和高精度基礎(chǔ)性能要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)行輕量化技術(shù)減輕機(jī)器人的自重，不僅提升了機(jī)器人的綜合性能同時(shí)還降低了能耗，減少了環(huán)境污染。

1 工業(yè)機(jī)器人采用的輕量化材料

機(jī)械裝備輕量化的主要技術(shù)途徑包括機(jī)械裝備構(gòu)件輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)械裝備構(gòu)件輕量化的材料性能指標(biāo)體系以及機(jī)械裝備構(gòu)件輕量化的成形工藝和改性技術(shù)等3個(gè)方面[6]。機(jī)器人輕量化的基本原則是在保證機(jī)器人功能的先進(jìn)性、穩(wěn)定性、使用的可靠性和服役的安全性的前提下，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化材料選擇、先進(jìn)制造工藝，來(lái)達(dá)到機(jī)器人構(gòu)件輕量化的目的[7]。

機(jī)器人輕量化材料的選擇需要滿足機(jī)器人的服役條件。在機(jī)器人本體自重中所占比例最大的是機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)材料，這些結(jié)構(gòu)材料需要滿足以下的要求：①?gòu)?qiáng)度高：在工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)器人結(jié)構(gòu)材料必須保證一定的強(qiáng)度，否則將會(huì)增加安全事故的產(chǎn)生并影響機(jī)器人的使用壽命。②較大的彈性模量和彈性極限：機(jī)器人需要在服役過(guò)程中承受外力，因此需要具有抵抗彈性變形的能力，同時(shí)要盡可能的避免服役過(guò)程中的塑性變形，這是機(jī)器人精確控制的基礎(chǔ)。③較大的震動(dòng)阻尼：因?yàn)闄C(jī)器人部件啟動(dòng)，制動(dòng)的過(guò)程中會(huì)由于自身慣性，造成局部受力，并產(chǎn)生局部的震動(dòng)，為了精確定位，穩(wěn)定傳動(dòng)，需要材料本體吸收這部分的震動(dòng)阻尼。④輕量化：機(jī)器人材料的輕量化可以減少使用能耗，降低運(yùn)動(dòng)慣性從而降低部件受力，同時(shí)減少傳動(dòng)部件的負(fù)擔(dān)。在特殊服役環(huán)境下，如航天領(lǐng)域，輕量化的結(jié)構(gòu)能夠盡可能的為其他部件設(shè)計(jì)提供自重余量。

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人制造中，使用的最常見(jiàn)材料是各種合金鋼等，這些材料有著較高的強(qiáng)度以及較低廉的成本，在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備中所占比重極高。鑄鐵、合金鋼常見(jiàn)于包裝、焊接、搬運(yùn)等功用的機(jī)器人，在對(duì)于衛(wèi)生有著較高要求的食品包裝、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域應(yīng)用的機(jī)器人中，不銹鋼也有著較為廣泛的應(yīng)用，如德國(guó)庫(kù)卡機(jī)器人有限公司（KUKA）的KR15SL型機(jī)器人等[8]。鐵基材料的密度普遍較大，約為7.845t/m3，碳鋼的密度更高，而不銹鋼的密度略低。因而大量使用不銹鋼材料，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人本體質(zhì)量增加。機(jī)器人本體材料的輕量化必須盡可能的用其他材料取代鋼鐵材料。

總體來(lái)看，當(dāng)前機(jī)器人常用的輕量化材料包括鎂合金、鋁合金、碳纖維復(fù)合材料、工程塑料等，這些類型材料具有不同的屬性特點(diǎn)，在不同的領(lǐng)域中有著不同的適用性。

1.1 鎂合金

鎂合金作為目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度不到鋼鐵的1/4，比強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鋼鐵材料。鎂合金作為輕質(zhì)材料在航空航天等領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮了不可取代的作用，同樣應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，在提升機(jī)器人機(jī)動(dòng)性、降低能耗等方面有著顯著優(yōu)勢(shì)[9]。鎂合金已經(jīng)應(yīng)用在了許多先進(jìn)的機(jī)器人上，如日本本田株式會(huì)社（Honda）通過(guò)采用鎂合金材質(zhì)制作機(jī)器人外殼的方法，極大降低了機(jī)器人的自重，并提高了機(jī)器人阿斯莫（ASIMO）的機(jī)動(dòng)性，使得其步行速度提高了50%[10]；瑞典阿西亞布朗勃法瑞公司（簡(jiǎn)稱“ABB”）的YuMi機(jī)器人采用鎂合金雙臂，通過(guò)精確的抓取控制，真正意義上實(shí)現(xiàn)了人機(jī)協(xié)作[11]。雖然鎂合金在機(jī)器人上得到了初步應(yīng)用，但是鎂合金自身也有著不可忽視的缺點(diǎn)。由于現(xiàn)有牌號(hào)鎂合金的強(qiáng)度和韌性無(wú)法與鋼鐵材料相比，實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)也制約了機(jī)器人的能力，如鎂合金手臂難以實(shí)現(xiàn)大抓取量，難以在工業(yè)，尤其是重工業(yè)、大型設(shè)備制造領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因此，在關(guān)鍵部件上，目前鎂合金還不能完全取代鋼鐵、鋁合金等材料。通過(guò)不斷優(yōu)化鎂合金的生產(chǎn)工藝，同時(shí)調(diào)配鎂合金中合金元素比例進(jìn)行合金成分優(yōu)化，提高鎂合金的整體性能，對(duì)于機(jī)器人行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展都有著重要的意義。同時(shí)，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)鎂合金在已有機(jī)器人系統(tǒng)中非受力部件的替代也是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輕量化的重要途徑之一。

1.2 鋁合金

鋁合金也是機(jī)器人制造中常用的輕量化材料之一，鋁合金比鎂合金的質(zhì)量略重，但比起鋼鐵材料仍然有著巨大的輕量化優(yōu)勢(shì)。鋁合金的密度約為鐵合金的1/3，比強(qiáng)度也遠(yuǎn)高于鐵合金，因此同樣在低強(qiáng)度的服役環(huán)境下，鋁合金在機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用。如由德國(guó)KUKA開發(fā)的LBRiiWA人機(jī)協(xié)作機(jī)器人輕量化是通過(guò)采用鋁制材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的；我國(guó)華南理工大學(xué)研制的一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂及其制造方法，在保證機(jī)械臂所需強(qiáng)度的前提下，減輕了機(jī)械臂本體的質(zhì)量，提高了機(jī)械臂的機(jī)動(dòng)性能[12]，同時(shí)多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也避免了凝固過(guò)程中產(chǎn)生的鑄造缺陷，提高了機(jī)器人手臂的成品率。通過(guò)不同牌號(hào)鋁合金的復(fù)合，能夠同時(shí)利用不同牌號(hào)鋁合金性能上的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到整體的材料最優(yōu)化。文獻(xiàn)[13]所述的流水線機(jī)器人鋁機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，就利用了鋁硅碳合金、鋁銅鋅合金及鋁鎂合金的3層包覆，改進(jìn)了最終形成機(jī)械臂的耐壓、耐溫和耐久性，從而提高了機(jī)器人的使用壽命。再如南京工程學(xué)院設(shè)計(jì)的人體感應(yīng)機(jī)械臂、機(jī)械手套件，采用了鋁合金與鈦合金做了機(jī)械手套用于感知人體手部動(dòng)作，在制造、醫(yī)療、救災(zāi)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。除了在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，鋁合金由于其低廉的價(jià)格，在教育類（如Arduino）及服務(wù)類機(jī)器人方面都有著廣泛的應(yīng)用。鋁合金在機(jī)器人應(yīng)用上的缺陷與鎂合金類似，同樣要在其輕量化和強(qiáng)度之間取舍。鋁合金和鎂合金的比強(qiáng)度低于鋼材，這意味著達(dá)到一定強(qiáng)度所需要的鋁/鎂合金所需的體積要大于鋼材。因此采用鋁/鎂合金需要對(duì)于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和機(jī)械部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

1.3 碳纖維復(fù)合材料

碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料。碳纖維自誕生之日起就獲得了人們高度的重視，其在國(guó)防、航天、科研等領(lǐng)域正逐步取代傳統(tǒng)材料；在民用領(lǐng)域，碳纖維也有著廣泛的應(yīng)用，如碳纖維復(fù)合材料制作的自行車架、汽車外殼、風(fēng)力發(fā)電葉片、行李箱等。碳纖維材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鋼鐵，比強(qiáng)度甚至高達(dá)鋼鐵材料的43倍，其密度由于成分不同，只有鋼鐵材料的1/6～1/4之間。

由于碳纖維復(fù)合材料所具有的這些優(yōu)異的性質(zhì)，其在機(jī)器人工業(yè)領(lǐng)域方面是近幾年的研究熱點(diǎn)。如英國(guó)謝菲爾德大學(xué)先進(jìn)制造研究中心的加工、復(fù)合材料和集成制造專家聯(lián)合制造出可重構(gòu)碳纖維復(fù)合材料機(jī)器人機(jī)床[15]，這種模塊化的碳纖維機(jī)器人機(jī)床可以由2個(gè)人輕松操作搬運(yùn)和組裝，極大提高了生產(chǎn)效率；為了兼顧輕量化和安全性，2012年美國(guó)仿生控股有限公司（Ekso Bionic）推出的康健型的下肢外骨骼系統(tǒng)Ekso的關(guān)鍵部位采用了大量的鋁合金、鈦合金和碳纖維的復(fù)合材料；日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社（Panasonic）在2015年9月推出的質(zhì)量?jī)H為6kg的可穿戴式機(jī)器人“AssistSuite”，其零部件主要采用了碳纖維復(fù)合材料，機(jī)器人用于輔助重物裝卸作業(yè)。另有北京郵電大學(xué)研制的一款新型機(jī)器人碳纖維臂桿[16]，采用碳纖維降低了機(jī)器人手臂的自重，從而減少了震動(dòng)、運(yùn)動(dòng)慣性、降低了能耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手臂更加平穩(wěn)的移動(dòng)。另有一種新型的碳纖維機(jī)器人手臂，解決了載荷磨損大的問(wèn)題[17]。由無(wú)錫威盛新材料科技有限公司（簡(jiǎn)稱“RSN”）提供的相關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)證明，使用碳纖維復(fù)合材料制作的機(jī)械臂，能夠有著比起傳統(tǒng)鋼鐵材料和鋁合金更加均勻的載荷分布，整體質(zhì)量比鋁合金材質(zhì)減輕了30%，比鋼鐵材質(zhì)輕了70%，臂架重心因此而降低了10%，振動(dòng)減少了40%，精準(zhǔn)度由0.03mm提升到0.01mm，安全穩(wěn)定性和工作效率都得到了有效提升[16]。目前我國(guó)碳纖維在機(jī)器人領(lǐng)域方面的應(yīng)用處于一個(gè)高速增長(zhǎng)的階段，隨著碳纖維國(guó)產(chǎn)化，碳纖維的價(jià)格下降更加推動(dòng)了碳纖維機(jī)器人的發(fā)展。近些年，碳纖維機(jī)器人方面專利申請(qǐng)的數(shù)量快速增長(zhǎng)[16-24]，反映出我國(guó)在碳纖維機(jī)器人領(lǐng)域飛速的進(jìn)步。

然而，碳纖維復(fù)合材料自身的物理和化學(xué)性質(zhì)使得其難以在一些極端環(huán)境下服役。如：雖然碳纖維材料的蠕變較少，但是其本身具有易燃的特性，這就使得其在高溫環(huán)境如消防等領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。另外碳纖維復(fù)合材料雖然強(qiáng)度較高，但是其材料的各向異性以及容易撕裂的特性使得其在制作部件的過(guò)程中需要進(jìn)行復(fù)雜的應(yīng)力計(jì)算和設(shè)計(jì)。

2 機(jī)器人輕量化技術(shù)的發(fā)展方向

2.1 材料自身性能提升

不同的輕量化材料有著不同的物理化學(xué)性質(zhì)，在不同環(huán)境下服役的機(jī)器人也有著不同應(yīng)用，如鎂合金機(jī)器人能夠廣泛適用于醫(yī)療、服務(wù)、精密制造、人機(jī)交互等生活及輕工業(yè)領(lǐng)域，但是由于其強(qiáng)度限制，難以勝任鑄造、焊接、大質(zhì)量搬運(yùn)等重工業(yè)環(huán)境下的服役。另外，鎂合金的塑性影響到了其加工性能。由于機(jī)器人普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鎂合金較差的韌性提高了其作為機(jī)器人材料的成本。鋁合金同樣輕質(zhì)，由于其低廉的價(jià)格，使其在生活生產(chǎn)領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。在模型、教育類機(jī)器人上，鋁合金是最佳選擇。但是鋁合金同樣具有塑性問(wèn)題，同時(shí)鋁合金熱穩(wěn)定性很差，在極端溫度的服役條件下容易發(fā)生蠕變，不適用在鑄造和消防等領(lǐng)域的應(yīng)用。碳纖維作為一種全新的高強(qiáng)度材料，其強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鋼鐵，而且作為一種柔性材料，具有很強(qiáng)的加工性，容易成型。碳纖維與其他材料的復(fù)合能夠使得其性能得到更加完善的發(fā)揮。碳纖維與高強(qiáng)度樹脂的復(fù)合能夠極大地增強(qiáng)樹脂材料的強(qiáng)度。碳纖維復(fù)合材料雖然其軸向抗拉強(qiáng)度極大，但是縱向容易撕裂，因此在設(shè)計(jì)部件的時(shí)候需要進(jìn)行復(fù)雜的應(yīng)力計(jì)算，同時(shí)碳纖維增強(qiáng)樹脂材料易燃，因此同樣不適用于高溫作業(yè)。

雖然上述輕量化材料在機(jī)器人領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用前景，但是這些材料自身的性能限制了其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，材料自身性能的提升對(duì)于機(jī)器人材料輕量化有著極其重要的意義。添加合金元素提升鎂合金材料的塑性，能夠降低其加工成本，通過(guò)施加鍍層和涂層的方式對(duì)鎂合金進(jìn)行阻燃，也能夠擴(kuò)展其在各個(gè)領(lǐng)域上的應(yīng)用。鋁合金材料也能夠通過(guò)不斷的成分優(yōu)化，達(dá)到其強(qiáng)度、韌性、耐蝕性等性能的最佳組合，甚至獲得接近鋼鐵材料的力學(xué)性能。碳纖維材料可以通過(guò)尋找不同的復(fù)合體形成不同類型的復(fù)合材料，發(fā)揮其高強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。可以說(shuō)，目前材料仍然是制約機(jī)器人服役性能的重要因素，材料性能的不斷提升，是機(jī)器人性能獲得突破的關(guān)鍵。

2.2 材料輕量化和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互耦合

機(jī)器人輕量化技術(shù)的關(guān)鍵是材料輕量化和設(shè)計(jì)輕量化，兩者相輔相成，才能夠共同發(fā)揮輕量化機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在低承載部位采用蜂窩或者中空結(jié)構(gòu)減少材料的使用，或針對(duì)機(jī)器人的功能進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，去除冗余部件，均能夠有效降低機(jī)器人的自重。如美國(guó)波士頓動(dòng)力公司（Boston Dynamics）為美國(guó)軍方研制的類人型機(jī)器人Atlas，利用3D打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在機(jī)械腿部部件上鋁鈦合金的中空結(jié)構(gòu)，極大減輕了自重。不失強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅能夠節(jié)省材料，降低自重，更能夠利用材料的尺寸效應(yīng)（即材料缺陷的總體數(shù)量按照其尺寸的減小而降低），降低材料缺陷數(shù)量，將輕量化材料的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)盡可能發(fā)揮。

2.3 多種輕量化材料一體化應(yīng)用

與新型輕量化材料開發(fā)同步，多種材料的復(fù)合，多材料的一體化應(yīng)用也是機(jī)器人輕量化技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)。由于機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所采用的部件有許多，不同的位置所需的材料也有著不同的要求。機(jī)器人關(guān)節(jié)部位普遍在高載荷、高磨損、大應(yīng)力的環(huán)境下服役。這些部位的材料多采用力學(xué)性能較好的鋼鐵材料，如能夠開發(fā)出具有相似性能的輕量化材料滿足該環(huán)境下的服役性能，就能夠有效減少鋼鐵材料的應(yīng)用，從而有效降低機(jī)器人的自重。另外，機(jī)器人的非承載部件，如一些人形機(jī)器人的頸部，就可以采用強(qiáng)度低一些的輕量化材料。因此在機(jī)器人制造之前進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算，根據(jù)各個(gè)部件的不同力學(xué)性能需求，盡可能在滿足服役環(huán)境的條件下進(jìn)行輕量化的選材。

3 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)制造業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代，機(jī)器人工業(yè)蓬勃發(fā)展，人工智能的應(yīng)用程度不斷提高，節(jié)能減排的發(fā)展意識(shí)不斷深入的時(shí)代背景下，在未來(lái)十幾年甚至幾十年內(nèi)，人類生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域?qū)C(jī)器人的需求都會(huì)穩(wěn)步提升，機(jī)器人市場(chǎng)將會(huì)面臨顯著的擴(kuò)張。這個(gè)過(guò)程中，對(duì)于機(jī)器人的精確性、可靠性、安全性等均提出了更高的要求。機(jī)器人輕量化可顯著提高機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、靈敏度以及準(zhǔn)確性，同時(shí)還提高待機(jī)時(shí)間。而機(jī)器人輕量化技術(shù)需要在材料自身性能提升、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及多種輕量化材料一體化應(yīng)用方面進(jìn)行著手。

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