本发明涉及一种轻量化机器人手臂及其制备方法，轻量化机器人手臂包括手臂内芯和套设在手臂内芯外表面的碳纤维层，手臂内芯内设有贯穿的碳纤维空心管道，碳纤维空心管道内设有电力电缆和/或通讯电缆。本发明的有益效果为：本发明的轻量化机器人手臂采用内骨骼（碳纤维空心管道）复合发泡PET、PPO珠粒成型的三明治结构，再复合碳纤维外皮肤高强度结构，达到轻量化、高强度；既结构减重，又可以大幅度减少体积，降低能耗，降低成本，提高精度、灵活性，解决金属材料的疲劳强度，减少生产工艺步骤。