人形机器人发展到今天，行走运动稳定性和续航时间一直是核心技术难点，很多技术团队把注意力都放在关节驱动和电池技术上，却往往忽略了外观设计对轻量化的贡献。其实，机身外壳作为人形机器人重要组成部分，占了不小重量，通过合理的外观设计优化，能有效减轻不少重量，而且不需要改动核心驱动技术，就能提升运动稳定性和续航，性价比非常高。我们参与环球资源香港展人形机器人专区项目的时候，深深感受到，轻量化外观设计，是提升人形机器人整体性能的一条捷径，不需要改动核心技术，只需要在外观结构设计上做优化，就能获得不错的性能提升，很多企业都忽略了这块，非常可惜。

之前我们合作一个轻量化人形机器人项目，客户原来机身外壳做的是传统实心壁厚，重量偏重，机器人行走起来关节负载大，续航时间短，运动起来稳定性也不够。我们接手外观设计之后，从结构、材质、壁厚多个方面做轻量化优化，最终外壳重量减轻了将近两成，整机自重下降了一成多，客户测试之后，续航时间提升了近一成半，关节负载减轻了，行走稳定性也明显变好，效果非常明显，而且外观颜值没有牺牲，反而因为做了镂空设计，更有科技感，消费者更喜欢，客户非常满意。

这个项目做下来，我们总结出一个道理，轻量化不只是结构工程师的事，外观设计师同样能发挥很大作用，外观设计和结构设计配合好，才能做出真正轻量化性能又好的产品。很多项目都是结构工程师定了重量要求，设计师照着做，其实设计师主动参与轻量化优化，能带来很多意想不到的改进。

轻量化外观设计，核心要处理好三个关系的平衡：轻量化、结构强度、外观美感，三个都要兼顾，不能偏废。你单纯追求轻量化，把壁厚做太薄，强度不够，外壳容易变形开裂，不行；你为了强度加厚壁厚，重量上去了，达不到轻量化目标，也不行；你为了轻量化把外观做得怪难看，消费者不喜欢，也卖不好。所以好的轻量化设计，就是要在这三者之间找到一个最佳平衡点，每个方面都能满足要求。

具体设计过程中，有几个实用的轻量化方法我们分享一下。第一个方法就是壁厚优化，不要全机身统一壁厚，根据不同部位受力情况，受力大的地方壁厚一点，受力小的地方壁厚做薄一点，这样既能保证强度，又能整体减轻重量。很多传统设计为了加工方便，全机身统一壁厚，其实很多地方根本不需要那么厚，白白浪费材料增加重量，合理分层设计壁厚，能减轻不少重量。

我们那个项目，原来全身壁厚统一两毫米，我们优化之后，受力大的关节连接位置保留两毫米，其他大面积平面位置做到一点五毫米，一些非受力位置做到一毫米，整体重量一下就降下来了，强度测试完全满足要求，一点问题没有。这个方法不需要增加成本，就是设计阶段多花点功夫调整，就能减重，性价比非常高。

第二个方法就是合理运用镂空结构设计。镂空不是为了好看，是真能减轻重量，在一些非受力的大面积区域，做一些合理的镂空，既能减轻重量，又能增加机身散热，还能提升科技感外观，一举多得。当然镂空设计要讲究方法，不能随便乱挖洞，要顺着结构受力方向挖，不能影响整体结构强度，同时镂空形状还要符合整体外观设计语言，不能破坏美感。

我们做设计的时候，会把镂空形状做得和整体线条融合在一起，镂空边缘做圆滑过渡，看上去就是设计的一部分，不是为了减重硬挖出来的，这样减重之后，外观反而更有设计感，更高级。很多客户看到设计之后，都觉得镂空比实心更好看，消费者也喜欢这种科技感，所以减重同时还提升了颜值，非常划算。

第三个方法就是选用轻质高强度材料。现在材料技术进步很快，很多轻质高强度材料价格也下来了，普通人形机器人外壳都能用得起。比如用高强度工程塑料代替金属，就能减轻很多重量，现在工程塑料强度足够满足外壳要求，价格也不贵，非常实用。还有一些对重量要求特别高的部位，可以用碳纤维复合材料，重量更轻，强度更高，就是成本高一点，根据产品定位合理选用就行。

我们那个项目，头部外壳原来用的是铝合金，我们换成高强度碳纤维增强工程塑料，强度满足要求，重量减轻了一半还多，成本增加不多，性价比很高。材质选对了，减重效果立竿见影，比你在结构上抠抠搜搜减重效果好太多，所以设计阶段选材一定要多考虑，不要一直用传统材料，多试试新材料，能获得意想不到减重效果。

第四个方法就是一体化结构设计，减少零件数量，减少连接结构重量。很多人形机器人外壳分成很多小块，每块都要有连接结构，连接结构也要占重量，如果你能把多个小块合并成一个整体零件，减少连接接口，就能减少连接结构重量，同时组装还更方便，精度更高。当然一体化设计对模具要求更高，但现在模具技术也进步了，大尺寸一体模具也能做，成本增加不多，减重收益明显。

这里有一个误区要提醒大家，很多人觉得轻量化就是越轻越好，其实不对，重量要降到合理范围，不是越轻越好。机身重量太轻了，重心太高，行走起来反而不稳定，容易摔倒，所以要根据机器人尺寸和关节驱动能力，找到一个合理重量范围，满足运动稳定性要求就行，不是盲目追求极致轻量化。我们做设计，会和结构工程师一起计算，确定合理重量目标，达到目标就行，不需要过度减重，过度减重会增加成本，还可能影响强度和外观，没必要。

从运动性能角度说，轻量化之后，关节驱动负载减轻了，电机不需要那么大扭力就能带动，关节发热也会减少，寿命也会更长，续航时间自然就提升了，这是一系列连锁反应，所以一块减重带来多方面性能提升，非常划算。很多企业只算材料成本账，不算性能账，其实性能提升了，产品更好卖，卖价更高，总的来说还是赚的。

我们那个项目，轻量化之后，客户产品宣传的时候，就可以说我们采用先进轻量化设计，续航更长运动更稳，一下就和竞品拉开差距了，市场推广也有卖点了，这就是额外收获。消费者买机器人，都喜欢更轻续航更长的，所以轻量化做好了，本身就是很好的卖点，能帮产品卖得更好，价格卖得更高。

这次环球资源香港展，我们看到很多参展人形机器人都开始重视轻量化设计，说明行业慢慢意识到这个问题了，这就是进步。以前大家都拼核心技术，拼能不能走，现在核心技术慢慢成熟了，大家开始拼性能拼体验，轻量化设计就是提升体验很重要的一块，未来会越来越受重视。

谈到设计过程中的注意事项，我们总结几个要点。第一个要点就是设计阶段一定要和结构工程师紧密配合，你做镂空做壁厚优化，都要结构工程师帮你计算强度，够不够，哪里需要加强，哪里可以减，一起配合才能做好，不能设计师自己做完了，结构工程师说强度不够，那就白做了。我们做项目，设计师和结构工程师天天一起沟通，随时调整方案，效率很高，也不会出大问题。

第二个要点就是一定要做强度测试，设计完了，一定要打样做实际强度测试，不要只靠电脑计算，电脑计算是理想情况，实际生产出来会有加工误差，实际测试一下才能放心。特别是镂空位置和薄壁位置，一定要测试，万一强度不够，早点改，成本低，批量生产之后再改就晚了。

第三个要点就是外观美感不能丢，不能为了减重把外观做得乱七八糟，消费者买机器人，首先看好不好看，重量再轻，不好看消费者也不买。所以减重的同时，一定要兼顾美感，镂空形状要好看，壁厚变化要自然，材料质感要好，这些都不能忽略。我们做设计，会反复调整，既要减重，又要好看，两个目标都要达到，才是好设计。

第四个要点就是考虑生产加工成本，不要为了极致轻量化，把加工成本搞得太高，产品卖不出去，那就失去意义了。轻量化要根据产品定位来，高端产品可以用好材料，做复杂工艺，走量产品就要控制成本，用性价比高的方法减重，适合产品定位就是最好的。

现在人形机器人越来越接近市场化，消费者对产品体验要求越来越高，续航和运动稳定性都是用户非常关心的体验点，轻量化外观设计能直接提升这两点体验，所以价值越来越大。很多企业现在都在研发人形机器人，核心技术大家都差不多，谁能在轻量化设计上做得更好，谁的产品体验就更好，就能在市场竞争中占据优势。

江苏创品作为工业设计公司，这些年参与了不少人形机器人项目，积累了很多轻量化设计经验，我们也愿意把这些经验分享出去，帮助更多企业做好轻量化设计，让人形机器人性能更好，体验更好，推动整个行业更快发展。未来人形机器人市场一定会越来越大，我们也希望能和更多企业合作，一起设计出更好更轻的人形机器人，让人形机器人更快走进我们的生活。