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(shù)碰撞會產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)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(chǎn)業(yè)正迎來關(guān)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(wù)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(shù)的成熟和產(chǎn)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(shù)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(shù),，3D打印技術(shù)與高性能材料的結(jié)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(wù),、易于融入人類日�,；顒拥忍攸c，其設(shè)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(wù)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(shù),，有望成為繼計算機,、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品,，深刻變革人類生產(chǎn)生活方式,，重塑全球產(chǎn)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(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的標志性產(chǎn)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(shù)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(wù)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(yīng)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(chǎn)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(lǐng)新一輪科技革命和未來產(chǎn)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(chǎn)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(guān)鍵技術(shù)突破和產(chǎn)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(chǎn)品技術(shù)攻關(guān),，預示著產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)化進程的加速,。工信部制定目標，旨在2025年構(gòu)建人形機器人創(chuàng)新體系,，實現(xiàn)產(chǎn)品國際先進水平和規(guī)�,；�生產(chǎn)。

應(yīng)用層面：（1）相較于傳統(tǒng)工業(yè)和服務(wù)機器人,，人形機器人在執(zhí)行復雜任務(wù)方面具有明顯優(yōu)勢,，尤其在ToB制造業(yè)中的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用，標志著人形機器人在汽車制造領(lǐng)域的產(chǎn)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(yīng)用潛力更大,。隨著AI技術(shù)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(wù)等消費端領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)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(lǐng)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(lǐng)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(zhuǎn)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(shè)計”,，包括對人工智能系統(tǒng),、計算機視覺、電池組,、電子設(shè)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(guān)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(shè)計,。

南極熊發(fā)現(xiàn),，一個重要且新穎的設(shè)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(guān)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(chǎn)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(guān)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(guān)節(jié)和膝關(guān)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(yīng)用這種材料之前，人形機器人的關(guān)節(jié)部位往往采用傳統(tǒng)金屬材質(zhì),，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(jié)構(gòu)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(nèi)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(qū)動機器人行動的要求,。通過3D打印技術(shù)制造的蜂窩狀結(jié)構(gòu),，實現(xiàn)了材料的輕量化。這種結(jié)構(gòu)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(guān)重要,。3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化和蜂窩狀結(jié)構(gòu)，方便在徑向上和在軸向上改變蜂窩結(jié)構(gòu)的紋理和孔隙率,，實現(xiàn)輕量化設(shè)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(guān)節(jié)等關(guān)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(jié)構(gòu)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(yīng)用，不僅提升了機器人的性能,，也代表了3D打印技術(shù)在復雜結(jié)構(gòu)制造上的巨大潛力,。這種新材料的應(yīng)用，推動了人形機器人材料科學的發(fā)展,，并有望引領(lǐng)未來機器人設(shè)計的新風潮,。

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博理科技推出3D打印多層建構(gòu)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(yīng)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(chǎn)。

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(lǐng)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(shù)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(shè)備,，并研發(fā)了的HALS超高速3D打印技術(shù),，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(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)�,；�批量生產(chǎn)。

博理在高分子材料領(lǐng)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(gòu)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(diào),、硬度可調(diào),、顏色可調(diào)、韌性可調(diào)等主要技術(shù)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(guān)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(yīng)能力，使得機器人在執(zhí)行任務(wù)時更加敏捷和高效,；在散熱性方面,，多層建構(gòu)化蜂窩狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)在受力中發(fā)生的應(yīng)變集中問題。3D打印多層建構(gòu)化蜂窩復合材料吸收的能量可高于傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)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(gòu)化蜂窩結(jié)構(gòu)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(nèi)部的超彈體能夠儲存能量，減少結(jié)構(gòu)受到的損傷,。從結(jié)構(gòu)角度來講,，內(nèi)部的柔性層提供了約束，提供了側(cè)向的約束力,，進而減少了結(jié)構(gòu)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(guān)鍵作用，也展現(xiàn)了3D打印技術(shù)在制造復雜結(jié)構(gòu)方面的巨大潛力,。隨著博理科技材料的廣泛應(yīng)用,，人形機器人的設(shè)計和制造正邁向一個更加高效、安全和耐用的新時代,。

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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(jié)構(gòu)部件.......,，博理科技的3D打印多層建構(gòu)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(shù)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(yīng)用將更加多樣化和深入,。

展望未來，人形機器人技術(shù)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(chǎn)成本,、實現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)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(chǎn)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！