工業機器人的制造材料與使用環境有很大關系，并且通常都需要承受較大的工作壓力，所以對制造材料的選擇是比較苛刻的。
制造工業機器人選用最多的還是金屬材料，金屬材料強度比較大，不易磨損，但金屬材料在輕量化方面提升空間有限。制造機器人常用的金屬材料是鋁合金，用不銹鋼的比例較小，而且鋁合金比不銹鋼更方便加工。工業機器人的大部分零部件制造會選用6061和7075這兩個型號的鋁合金，以6061為代表的6000系列鋁合金，其主要合金元素為鎂與硅，這種鋁合金強度中等，具有良好的抗腐蝕性、可焊接性，氧化效果較好。而以7075 型號為代表的7000系列鋁合金主要含有鋅元素，是鋁鎂鋅銅合金，屬于超硬鋁合金，也是可熱處理合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但耐腐蝕性較差，多應用于航空環境。6061的硬度雖然沒7075高，但抗腐蝕比較好，所以市面上機器人手臂大多使用這種鋁合金材質。
機器人制造中，ABS樹脂、PVC、尼龍、有機玻璃等材料有時也會被采用，相比于鋁合金、不銹鋼等金屬材料，這類材料的優勢主要是質量輕、便于加工，但是強度相對較小，可應用于機器人的某些非受力部件。
除此之外，以玻璃纖維或碳纖維為增強體的復合材料近年來發展迅速，應用潛力巨大。碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量的新型纖維材料。碳纖維“外柔內剛”，力學表現突出，抗拉強度是鋼的數倍，密度僅1.7g/cm3,為鋁的2/3，在國防軍工和民用方面都是重要的結構材料，目前已作為戰略性新材料產業納入《中國制造2025》中。
碳纖維增強樹脂復合材料具有許多優良性能，它的比強度和比模量在現有的結構材料中是最高的，導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數極小，抗振吸能性能好，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。
與傳統的玻璃纖維相比，碳纖維的楊氏模量是其3倍多，是凱夫拉纖維的2倍左右。以下為碳纖維復合材料與金屬材料性能對比數據：
以環氧樹脂為基體的碳纖維復合材料不僅可以發揮碳纖維材料本身質量輕、強度大的特點，更具備富有實際意義的材料可設計性，因此，其逐漸成為新一代工業機器人機械臂首選的輕量化材料。
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