3D打印人形機器人解決方案來了，博理科技推動“進化”

南極熊導讀：3D打印+人形機器人，兩大新興熱點技術碰撞會產生什么火花呢？

前言：當前，人形機器人正逐漸從概念走向現(xiàn)實，展現(xiàn)出廣闊的市場前景廣闊，預計到2030年全球銷量將超過100萬臺，十年內產值有望達到千億人民幣。隨著全球數(shù)字化進程的推進，機器人產業(yè)正迎來關鍵的發(fā)展機遇。馬斯克近日宣布Optimus將在年底前具備執(zhí)行工廠任務的能力，并計劃在2025年底前對外銷售，這預示著人形機器人技術的成熟和產業(yè)化的臨近。人形機器人對性能提升提出了更高的要求，尤其是輕量化、高強度、靈活性等方面，而新材料技術的創(chuàng)新與發(fā)展，為人形機器人的未來發(fā)展注入了新的活力。作為一種革命性的增材制造技術，3D打印技術與高性能材料的結合，無疑將給人形機器人帶入到一個革命性的新時代。

人形機器人，又稱“仿生人”，是一種模仿人類外觀和行為的仿生通用機器人，具有擅長處理復雜多樣任務、易于融入人類日常活動等特點，其設計功能目標是在工廠和商業(yè)活動中替代人進行工作，或在日常生活中幫助和服務人類。

人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業(yè)發(fā)展格局，是一個國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標志。相比其他機器人，人形機器人對智能感知、運動控制、智能決策、人機交互的綜合能力要求更高。

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人形機器人，未來產業(yè)創(chuàng)新的標志性產品

在《列子·湯問》中，“偃師造人”的故事描繪了一位技藝超群的工匠，創(chuàng)造出一個行走自如、以假亂真的人偶。這個古人制造的“機器人”，是我們對機械和人如何實現(xiàn)交融的浪漫想象與大膽嘗試。

當前，機器人技術日新月異，從簡單的重復勞動到復雜的精密操作，從單一功能到多任務集成，不斷朝著更加智能化、自主化、個性化的方向發(fā)展。作為AI 的終極應用，人形機器人被認為是下一個顛覆性變革力量。特斯拉是“具身智能”浪潮的先行者，特斯拉公司CEO埃隆·馬斯克認為，未來地球上的機器人數(shù)量終會超過人類。

數(shù)據(jù)顯示，中國已經(jīng)成為全球機器人第一大消費市場和生產大國。報告顯示，預計到2029年，人形機器人市場規(guī)模將達750億元，2035年人形機器人市場規(guī)模將達3000億元，成為引領新一輪科技革命和未來產業(yè)變革的重要引擎。

政策方面，自2016年起國家政策助力人形機器人產業(yè)發(fā)展。2023年11月，工信部發(fā)布《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》，規(guī)劃至2025年關鍵技術突破和產業(yè)鏈建立，到2027年提升至國際先進水平。2024年1月，工信部等部門提出加快人形機器人等高端裝備產品技術攻關，預示著產業(yè)鏈商業(yè)化進程的加速。工信部制定目標，旨在2025年構建人形機器人創(chuàng)新體系，實現(xiàn)產品國際先進水平和規(guī)�；�生產。

應用層面：（1）相較于傳統(tǒng)工業(yè)和服務機器人，人形機器人在執(zhí)行復雜任務方面具有明顯優(yōu)勢，尤其在ToB制造業(yè)中的應用仍有空間。例如汽車制造業(yè)，人形機器人已經(jīng)開始替代工業(yè)機械臂，執(zhí)行總裝車間和其他精細化操作；全球汽車企業(yè)，包括特斯拉、小鵬、寶馬、本田、豐田和比亞迪，都在積極推進人形機器人在汽車制造中的應用。其中優(yōu)必選的Walker S人形機器人在新能源車廠的實訓，以及特斯拉Optimus在電池包組裝訓練中的應用，標志著人形機器人在汽車制造領域的產業(yè)化進程正在加速。（2）人形機器人具備高級感知系統(tǒng)，自主決策能力&交互能力增強，在ToC端的應用潛力更大。隨著AI技術的進步，人形機器人的泛化能力不斷增強，尤其在家庭護理和民生服務等消費端領域具有巨大的應用潛力。

近年來人形機器人有多火？在低迷的一級市場，人形機器人無疑是最熱門的賽道，各路資本正以驚人的速度向AI領域投入資金。Crunchbase數(shù)據(jù)顯示，僅2024年上半年，全球就有超過355億美元流向人形機器人領域。

初創(chuàng)公司Figure AI，短短兩年就獲得7.5億美金的融資，最新一輪融資發(fā)生在今年2月，B輪融資，金額高達約6.75億美元（近50億元），背后投資人包括亞馬遜、微軟、英偉達、英特爾、OpenAI等，基本硅谷半壁江山都競相跟投了，足以可見Figure AI有多火，被寄予多少期望。

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“地表最強”人形機器人Figure02來了！

靈活的手指、翻轉手腕抓取物體、進廠打工……舉手投足間，機器人又離人類近了一步。這是今年最火機器人廠商Figure AI發(fā)布的最新機器人叫“Figure 02”，被稱為“地表最強機器人”。

新款 Figure-02 進行了“徹底的硬件和軟件重新設計”，包括對人工智能系統(tǒng)、計算機視覺、電池組、電子設備、傳感器和執(zhí)行器的升級，采用了總共數(shù)千個部件，數(shù)百個獨特部件，在外觀、一體化關節(jié)、執(zhí)行器、仿生足部、靈巧手、頭部及全身活動范圍等方面均有顯著提升。外形上，F(xiàn)igure 02身高和成年男性差不多，高約170cm，重70公斤，專為在人類環(huán)境中工作而設計。

南極熊發(fā)現(xiàn)，一個重要且新穎的設計在于，F(xiàn)igure 02使用了3D打印出來的新型復合材料。其膝蓋或手臂肘關節(jié)附近新增蜂窩狀可壓縮組織，這種軟停止裝置主要是為了提供運動緩沖，同時實現(xiàn)輕量化和強化散熱性能，這給了人形機器人更高的靈活度、大幅延長其使用壽命。

李教授是蘇州大學機電工程學院教授和機器人評審專家。他認為，高性能材料對整個人形機器人產業(yè)發(fā)展意義重大。Figure AI公司在其最新的Figure 02人形機器人上采用的3D打印新型蜂窩狀復合材料對于提升機器人性能至關重要，可以說正是有了這款材料，才讓人形機器人真正“動起來”。

1、緩震系統(tǒng)：該新型復合材料被裝配在Figure 02的肘關節(jié)和膝關節(jié)處，提供了必要的運動緩沖，避免小臂和大臂、小腿和大腿金屬件相碰撞。在沒有應用這種材料之前，人形機器人的關節(jié)部位往往采用傳統(tǒng)金屬材質，為避免相互碰撞，只能添加限位器對其加以限制，這極大地限制了機器人的靈活性和使用場景。這種蜂窩狀結構在一定程度上讓機器人擺脫限位器的限制，因為它能夠在機器人運動過程中吸收沖擊，減少對機器人自身的損害，同時保護機器人內部的精密部件免受震動影響。

2、輕量化：人形機器人的體重需要嚴格把控，若體重過重，則會加重伺服電機的扭矩負擔，難以滿足驅動機器人行動的要求。通過3D打印技術制造的蜂窩狀結構，實現(xiàn)了材料的輕量化。這種結構在保持強度和剛度的同時，大幅減輕了機器人的重量，這對于提高機器人的能效比和運動性能至關重要。3D打印技術可以實現(xiàn)結構一體化和蜂窩狀結構，方便在徑向上和在軸向上改變蜂窩結構的紋理和孔隙率，實現(xiàn)輕量化設計。

3、散熱系統(tǒng)：新型復合材料可以起到強化散熱的效果。在機器人的關節(jié)等關鍵部位，由于運動和電子元件的發(fā)熱，有效的散熱變得尤為重要。蜂窩狀結構增加了表面積，有助于熱量的分散和傳導，從而提高機器人的穩(wěn)定性和耐久性。

Figure 02人形機器人上使用的3D打印蜂窩狀新型復合材料，在提升運動性能、減輕重量、增強散熱和提高耐用性等方面發(fā)揮了重要作用。Figure 02的這一創(chuàng)新應用，不僅提升了機器人的性能，也代表了3D打印技術在復雜結構制造上的巨大潛力。這種新材料的應用，推動了人形機器人材料科學的發(fā)展，并有望引領未來機器人設計的新風潮。

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博理科技推出3D打印多層建構化蜂窩復合材料

說起高性能緩震和輕量化材料，筆者最先想到的就是3D打印在鞋子上的應用。南極熊此前就報道過因“真正的踩屎感”火爆全網(wǎng)的3D打印拖鞋，憑借其透氣、緩震、舒適性受到消費者喜愛，短短一個夏天在抖音爆賣數(shù)萬雙�！�— 也就是說，這種3D打印晶格化彈性材料早已實現(xiàn)了批量化生產。

彈性體材料是3D打印材料中一個特別的分類，進入的廠商并不多見，但博理科技在這個領域已經(jīng)耕耘了七年。跟傳統(tǒng)3D打印公司相比，博理所采取的技術路線是從最核心的材料端入手，基于材料的特性研發(fā)適配的設備，并研發(fā)了的HALS超高速3D打印技術，實現(xiàn)高性能高分子材料的3D打印。目前，博理已經(jīng)在鞋子、自行車坐墊、頭盔、腰靠、枕頭等領域實現(xiàn)規(guī)模化批量生產。

博理在高分子材料領域具有強大的研發(fā)能力。早在2023年，博理就已經(jīng)開發(fā)出超過5000組的3D打印高分子材料配方。此后，博理每年都會推出新型材料（如齒科材料、工程材料、防靜電材料）來開發(fā)出多行業(yè)3D打印解決方案。

南極熊獲悉，博理科技這次推出了可用于人形機器人的3D打印多層建構化蜂窩復合材料。這款復合材料以高彈性、抗撕裂性和極強的疲勞性能為主要特征，具有較大的彈性模量和彈性極限，可實現(xiàn)強度可調、硬度可調、顏色可調、韌性可調等主要技術指標，耐彎折≥100萬次。

△材料測試視頻

在減震方面，它能夠有效吸收和分散沖擊力。這種材料被集成到人形機器人的關鍵運動節(jié)點，減少了金屬部件間的直接接觸，從而降低了磨損和潛在的損害風險；在輕量化方面，博理科技的材料同樣表現(xiàn)卓越。通過精確的3D打印工藝，不僅提升了機器人的能效，還增強了其動態(tài)響應能力，使得機器人在執(zhí)行任務時更加敏捷和高效；在散熱性方面，多層建構化蜂窩狀結構通過增加熱交換面積，優(yōu)化熱量的傳導和散發(fā)。

數(shù)據(jù)表明，這一復合材料可以有效的提高能量吸收率，并且可以避免結構在受力中發(fā)生的應變集中問題。3D打印多層建構化蜂窩復合材料吸收的能量可高于傳統(tǒng)蜂窩結構四倍，同時具有很強的變形可恢復能力。這種較強的變形可恢復能力使其在循環(huán)荷載條件下具有非常好的吸能表現(xiàn)。

李教授認為，3D打印多層建構化蜂窩結構運用在人形機器人部件上具有明顯的優(yōu)越性：從材料角度來說，其內部的超彈體能夠儲存能量，減少結構受到的損傷。從結構角度來講，內部的柔性層提供了約束，提供了側向的約束力，進而減少了結構的破壞。無疑使得整個部件更加輕盈，同時保持緩震和靈活性。

博理科技的這一創(chuàng)新材料，不僅在人形機器人的性能提升上發(fā)揮了關鍵作用，也展現(xiàn)了3D打印技術在制造復雜結構方面的巨大潛力。隨著博理科技材料的廣泛應用，人形機器人的設計和制造正邁向一個更加高效、安全和耐用的新時代。

04
展望未來

從人體肌肉到智能傳感器，再到輕量化緩沖、減震和結構部件.......，博理科技的3D打印多層建構化蜂窩復合材料以其獨特的性能為人形機器人的發(fā)展提供了新的可能性。隨著材料科學和機器人技術的不斷進步，我們相信，高性能復合彈性體材料在人形機器人中的應用將更加多樣化和深入。

展望未來，人形機器人技術的不斷進步將為新材料市場帶來前所未有的機遇，同時也提出了新的挑戰(zhàn)，例如，如何進一步提升材料性能、降低生產成本、實現(xiàn)可持續(xù)生產等。隨著未來人形機器人需求量的快速增加，人形機器人與3D打印產業(yè)的協(xié)同發(fā)展，將推動人形機器人進入下一個新時代，開啟一個充滿創(chuàng)新與變革的新時刻！