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人形机器人正从实验室走向商业应用场景，续航能力、运动灵活性和制造成本成为制约其规模落地的关键因素。在电池能量密度短期内难以突破的背景下，轻量化成为提升整机性能的最直接技术路径。当前行业主要从结构设计与材料替换两个维度推进减重工作。
结构轻量化：以设计效率换取重量下降
结构轻量化的核心是在不牺牲机械强度的前提下，通过设计手段削减冗余质量。该路径不涉及新材料引入，实施周期较短，工程可行性较高。
具体实现方式包括：
- 关节模组集成化：将原先分散布置的传动、减速、传感等部件整合为一体化关节单元，减少壳体与连接件数量，同时提升力传动效率。关节部分通常占人形机器人整机重量比重较大，是该环节的重点优化对象。
- 拓扑结构优化：利用仿真算法对受力部件进行材料分布优化，去除低应力区域的无效质量。特斯拉Optimus腿部支架采用镂空仿生结构即属此类，其设计思路参考了生物骨骼的力学传导路径。
- 外装结构简化：减少或合并非承载性外壳部件，在不影响防护与外观的前提下降低额外负重。
材料轻量化：工程塑料及复合材料逐步替代金属
材料轻量化的目标是以低密度、高性能的工程材料替代传统钢铁或铝合金，在保持力学性能的同时实现显著减重。当前关注度较高的材料类别如下：
1. 特种工程塑料——PPS与PEEK的应用分层
PEEK（聚醚醚酮）是目前综合性能较高的特种工程塑料之一，耐热温度长期可达260°C，具备良好的自润滑性与尺寸稳定性。在人形机器人中主要应用于：
- 关节齿轮及轴承部件，利用自润滑特性减少摩擦损耗；
- 四肢骨架及手指关节等运动部件，相较铝合金可减重约40%，同时保持足够刚性；
- 需要耐化学介质的使用环境，可降低维护频次。
PPS（聚苯硫醚）及LCP（液晶聚合物）等材料则在齿轮支架、传感器壳体等非主承力部件中获得应用，性能与成本之间具备较好的平衡性。
2. 连续纤维增强热塑性复合材料——高性能承载部件方向
以连续碳纤维或玻璃纤维增强PPS、PEEK等热塑性树脂制成的热塑性复合材料，在比强度和比模量方面具备优势。材料密度约为钢材的1/5，抗弯强度和抗冲击性能可满足躯干框架、腿部连杆等动态承载部件的需求。通过调整纤维铺层方向和含量，可针对特定受力方向进行定向增强，进一步优化结构效率。
人形机器人的轻量化工作已从单一的材料替换发展为结构设计与材料工程协同推进的体系化路径。结构优化提供了快速、低成本的减重手段，而特种工程塑料及连续纤维增强复合材料的引入，则为下一代高性能机型提供了更完整的工程解决方案。
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