目前，機械手臂在工業制造、醫學治療、娛樂服務、軍事、半導體制造以及太空探索等領域得到廣泛應用。傳統的機械臂多是采用金屬材質，例如鋁合金、鋼。此外，一些自動檢測裝置、管路、冷卻裝置等也都會安裝在機械臂上，由于機械臂是一個典型的懸臂梁結構，自身的質量會嚴重影響金屬機械手臂的定位精度和運行效率。
碳纖維是一種強度高、重量輕的高性能纖維，其比重比鋁還輕，不到鋼的1/4，比強度是鐵的20倍。抗拉強度在鋼的7-9倍以上，耐酸堿腐蝕，且不易變形，能夠長期適應惡劣環境。利用碳纖維復合材料制成的機械手臂能夠很好地彌補金屬手臂存在的缺陷。
對工業機器人來說，提高負載與自重比是新材料所要肩負的主要任務。承載能力、自重、剛性、運動慣性、位置精度等等是工業機器人對材料選擇的幾個重要指標，這幾項要求看起來是相互矛盾的，因為剛性好、載重大往往就意味著結構粗大、導向桿多，這必然會增加手臂的自重。
機械臂不僅要承受自身重量，還需要承擔抓取工件的最大重量，這就需要機械臂在承受載荷時不能出現應變和斷裂的情況。從抗拉強度方面來看，碳纖維復合材料的抗拉強度為2000MPa，鋁合金的抗拉強度約為800MPa；在韌性方面，鋁合金的韌性比較低缺乏彈性，碳纖維由于具備紡織纖維的柔軟可加工性，所以韌性要遠遠高于鋁合金，并且碳纖維材質也更不容易發生斷裂。
機械手從啟動到制動的運動速度對其工作的平穩性有直接影響，手臂的自重越輕，運動的慣性越小，運轉起來就越輕快平穩，較終的位置精度也就越高。例如江蘇博實研發生產的某款碳纖維機械臂，總長1500mm，寬150mm，壁厚5mm，整只機械臂的總重量只有5kg而已，這種輕量化效果對工業機器人的操作精度具有明顯的改善。
隨著碳纖維的生產和制造技術的不斷發展，在國內工業機器人制造中，碳纖維在機械臂上的應用也越來越普及。除了一些在航空領域的大型碳纖維機械臂，生活中的一些中小型機械臂上也開始出現碳纖維材質。
文章來源：博實碳纖維
原標題：《【行業動態】碳纖維機械臂可否替代傳統金屬材料機械臂？》
