传统金属材料虽然机械强度高，但存在重量大、能耗高、运动灵活性差等问题，严重制约了人形机器人的实用化进程。而新型高分子材料、复合材料的出现，为解决这些问题提供了全新方案。研究表明，采用高性能聚合物替代金属部件可使机器人减重30%以上，运动速度提升15%-30%，能耗降低18%-25%。

    1967年，日本早稻田大学研制的WABOT-1成为世界上第一台全尺寸人形机器人。该机器人高约2米，重160公斤，全身共26个关节，采用了当时最先进的金属骨架结构和简单的塑料外壳。由于材料限制，WABOT-1运动笨拙，能耗极高，仅能实现基本的双足行走功能。这一阶段的人形机器人主要采用钢铁、铝合金等传统金属材料，辅以普通工程塑料。材料的高密度导致机器人重量过大，严重影响了运动灵活性和能源效率。2000年本田公司推出的ASIMO机器人采用了镁合金骨架和碳纤维增强部件，使其重量降至54公斤，行走速度达到6km/h。ASIMO的运动控制系统采用了新型弹性材料作为关节缓冲元件，大幅提高了运动平稳性。这一时期的关键材料突破包括：

• 轻质合金(镁、钛合金)的应用使机器人减重20%-30%

• 碳纤维复合材料开始用于承力结构件

• 硅橡胶等弹性材料用于关节缓冲

• 初步尝试将压电材料用于力反馈传感器

      2010年后，新材料技术的爆发式发展为机器人带来了革命性变化。波士顿动力Atlas机器人(2013)采用钛合金骨架和碳纤维外壳，结合液压驱动系统，实现了惊人的运动能力。2022年特斯拉Optimus则大量采用PEEK、PPS等高性能聚合物，使二代产品减重10公斤，行走速度提升30%。这一阶段的材料应用特点包括：

• 高性能聚合物替代金属成为结构件主流材料

• 多功能复合材料实现结构-功能一体化

• 柔性电子材料使仿生皮肤成为可能

• 智能材料(形状记忆合金、电致变材料等)开始应用

聚醚醚酮（PEEK）凭借其卓越的机械性能和耐热性，成为关节轴承和连杆部件的理想选择。特斯拉Optimus Gen2采用PEEK材料实现减重10公斤，行走速度提升30%。

聚苯硫醚（PPS）则因其出色的尺寸稳定性和耐化学性，被广泛应用于齿轮、轴承等传动部件。苏州纳磐的PPS轴承使机器人关节能量损耗降低25%，南京聚隆开发的PPS材料更助力整机减重20-30%。

碳纤维复合材料（CFRP）以其高强度重量比在机械臂和腿部结构中占据主导地位。波士顿动力Atlas采用CFRP腿部结构实现高难度跳跃动作，宇树科技Walker则通过CFRP外壳提升整体稳定性。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维凭借超高强度（钢材7-10倍）和轻质特性（钢材1/8重量），成为灵巧手腱绳的首选材料，南山智尚的UHMW-PE纤维已成功应用于多款机器人手部系统。

液晶聚合物（LCP）因其优异的介电性能和尺寸稳定性，被宇树科技Unitree H1用于高频信号连接器等精密电子部件。

聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚酰亚胺（PI）薄膜则构成电子皮肤的核心材料，汉威科技开发的PDMS基柔性传感器实现0.1kPa高灵敏度检测，日本XELA Robotics的uSkin产品采用PI薄膜实现多模态环境感知。

聚酰胺（PA）以其良好的加工性能和机械强度，被1X Technologies公司用于Neo Gamma机器人的编织尼龙外壳。

PC-ABS工程塑料则因其优异的成型性，成为软银NAO机器人外壳的主要材料。

热塑性弹性体（tpe）兼具橡胶弹性和塑料加工性，在仿生皮肤和关节缓冲部件中展现独特优势，有望应用于下一代Atlas机器人的柔性关节。