机械手臂需要承载工作过程中的主要重量,因此机械手臂在承受载荷时,不能有断裂和变形,那么制作材料就要选择高强度的标料,碳维复合材料的抗拉强度能够达到3000MPa以上,比强度和比模量综合指标要优于现有结构材料,能够有效满足使用强度所需。机械手臂的自重减少将会使得操作更加便捷,碳纤维复合材料的密度仅有L.7g/cm3,不到钢的14,并且,碳纤维复合材料还具备吸能抗振的性能,能够保证操作过程中的平稳性。机械手臂需要适应多种不同的工作环境,特别是对于机械手臂的操作精度有着一定的影响,碳纤维复合材料的热膨胀系数非常小,基本上不会随工作温度的变化发生变形,尺寸稳定,而一些金属材料会出现相应的蠕变,会对机械臂的操作精度有一定的影响。
在新型轻质材料中,碳纤维增强复合材料以一系列优点成为轻量化材料发展方向之一，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意义。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2-7GPa，拉伸模量约为200-700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘米。再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。碳纤维的比热容一般为7.12。热导率随温度升高而下降，平行于纤维方向是负值（0.72到0.90），而垂直于纤维方向是正值（32到22）。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775，高强度碳纤维为每厘米1500。这使得碳纤维在所有高性能纤维种具有***高的比强度和比模量。同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以成为新材料***。