工业机器人结构的上臂、底座等部件最常用的材料是钢、铸铁以及铝合金。为实现本体重量轻而承载能力强、工作空间足够大、提高机器人的动态特性、减小机器人的运动惯量等目标，在能够替代钢材的新型材料之中，碳纤维复合材料以其优越的性能脱颖而出，已成为工业机器人轻量化发展的一个重要方向。

　　碳纤维复合材料主要具有如下优点：

　　(1)比刚度(弹性模量/密度)大，比强度(抗拉强度/密度)高。较高的比刚度说明与其他材料相比在刚度相同时材料重量轻或者是在质量相同情况下材料刚度更大；较高的比强度说明在相同的强度要求情况下材料截面更小，同时质量更轻(一般对于相同的制件，当碳纤维复合材料仅为原金属制件厚度的一半或者三分之一时，其强度与原金属制件等同)。

　　(2)各向异性和可设计性强。因力学性能明显各向异性，可依据载荷类型、使用要求、成型工艺以及对材料的强度和方向性等要求，对组份材料种类、含量进行修改，对层数、铺层方向以及铺设顺序进行设计，优化结构性能。

　　(3)良好的疲劳性能。复合材料的疲劳损伤形式包括集体开裂、纤维断裂、分层以及界面脱胶，且裂纹扩展受铺层阻碍，一般破坏预兆明显。

　　(4)良好的减震性能。多相材料的内阻力大，粘弹性的基体材料，都使振动衰减加快。

　　(5)工艺性好，可对复杂结构进行整体一次性成型，减少装配，减少工序。

　　(6)某些热稳定性好、膨胀系数小。碳纤维热膨胀系数为负，当基体膨胀系数为正且适当组合时，复合材料热膨胀系数极小，也即意味着温度改变时，制件的热变形和热应力极小。

　　根据以上总结不难看出，采用碳纤维复合材料对工业机器人进行轻量化改进，不仅可以降低工业机器人自身的重量，减小运动惯量，提高动态特性，同时降低了成本和能耗，具有较大的发展前景和研究意义。