灵巧手:机器人产业的关键突破与未来趋势
AI导读:
国家统计局数据显示机器人产量增长,灵巧手作为机器人精细化操作的关键,战略地位凸显。当前灵巧手行业处于1.0阶段,面临技术难题。国内灵巧手产业有供应链、技术生态等优势,未来将走向场景化、系列化。
国家统计局10月20日发布的数据显示,2025年前三季度,工业机器人、服务机器人产量分别同比增长29.8%、16.3%,机器人产业迎来发展热潮。随着具身智能浪潮席卷全球,灵巧手作为机器人实现精细化操作、迈向通用化的终极钥匙,战略地位日益凸显,成为机器人产业关注的焦点。
近日,有报道称,由于特斯拉第二代人形机器人Optimus的手部和前臂设计遭遇严重技术难题,无法实现类人的灵活操作,Optimus量产计划也受到影响,这凸显了灵巧手技术的重要性。中国科学院自动化研究所研究员、中科硅纪(南京)机器人有限公司创始人王鹏在接受《每日经济新闻》记者专访时表示,当前灵巧手行业状态仍处于“能动”的“1.0阶段”,而从“能动”到“能用、好用、持久用”的“2.0阶段”仍存在巨大鸿沟,灵巧手技术亟待突破。
王鹏图片来源:受访者供图
共性困境:从1.0演示到2.0实用的鸿沟
人形机器人“困于手”是世界范围内的难题。中科硅纪十多年来专注于机器人上肢灵巧操作能力的突破。王鹏将当前行业的状态定义为“1.0阶段”,目前,国内绝大多数灵巧手公司的产品和商业模式都还处在1.0阶段,主要客户是高校、研究所,或者用于一些概念验证。特斯拉在灵巧手上碰到的瓶颈,是客观存在的难题。但王鹏认为,特斯拉瞄准的是“2.0阶段”,即“真正的工业场景”。
根据王鹏的介绍,从1.0阶段到2.0阶段的鸿沟体现在两大“均衡难题”上。第一是极致灵巧性与工业实用性之间的矛盾,自由度的增加,必然带来成本的指数级飙升、控制复杂度的提高以及系统可靠性的急剧下降。第二是先进设计与现有供应链能力之间的差距,即便设计方案在理论上完美无缺,但要找到能够大规模、低成本、高可靠性地生产出所需核心零部件的供应链,本身也是巨大的挑战。
操作能力:是机器人最难攻克的一环
在业内看来,机器人的核心能力分为三大部分:移动能力、感知交互能力与操作能力。在这三者中,以灵巧手为核心载体的“操作能力”,是最难攻克的一环。王鹏表示,操作能力可以分为两个层次,灵巧手所承载的,是更高维度的第二层——“机器人的通用操作能力”,这类操作能力的应用渗透率,目前相对来说是比较低的。
在新一轮以具身智能机器人为代表的浪潮中,灵巧手的地位十分重要。王鹏透露,在当前仍处于研发和样机验证的阶段,一只高性能的灵巧手售价不菲,导致其在样机成本中占比较高。但展望未来大规模量产的场景,行业内已经形成一个普遍共识,“公认的说法是,灵巧手在人形机器人整体(成本)占比可能在15%到20%的范围”。
技术路线:“齿轮”还是“肌腱”?
目前,灵巧手有两大主流技术路线:刚性驱动与柔性驱动(也被称为“绳驱”或“腱绳驱动”)。刚性驱动的传动机制是“硬碰硬”的,这种路线的优势在于设计相对直接,构型简单。而柔性驱动,则是仿生学方案,特斯拉的Optimus机器人手部,便采用了这种典型的腱绳驱动方式。柔性驱动的最大优势,在于其带来的“柔顺性”,王鹏认为,这种能力对于灵巧手的实用化至关重要。
图片来源:中科硅纪微信公众号
当然,更高的性能也意味着更高的技术门槛。柔性驱动无论是在结构设计、材料科学,还是在复杂的控制算法上,难度都显著高于刚性驱动。此外,王鹏也提到了第三种路线——混合驱动,即在一只灵巧手中同时采用刚性和柔性两种方式,取长补短。
国内优势:供应链与应用场景双轮驱动
近年来,随着具身智能浪潮的兴起,中国灵巧手产业异军突起。王鹏表示,中国灵巧手产业有着难以复制的多重优势。首先是强大且快速响应的供应链优势,国内在微型电机、新材料、高精度传感器等核心零部件领域的供应链迅速成熟。其次是“百花齐放”的技术生态与AI算法的深度融合,形成了充满活力的产业生态。
更重要的是,灵巧手的智能化离不开AI(人工智能),而这恰好与中国近年来人工智能领域的飞速发展形成了良性共振。最后,我国广阔而丰富的应用场景,是推动技术从实验室走向市场的最终动力。中国庞大的制造业、物流业、服务业乃至特种行业,都为灵巧手的落地提供了无与伦比的试验场。
图片来源:中科硅纪微信公众号
行业趋势:灵巧手将走向场景化、系列化
对于行业未来发展趋势,王鹏认为,首先,发展理念应着眼于场景落地,真正推动灵巧手发展的,还是取决于如何与行业真正结合起来。其次,产品形态将走向“系列化和多样化”,未来的市场格局必然是多元化的,可能会出现针对工业装配的高负载、高可靠性的“手”,针对物流分拣的低成本、高速度的“手”,以及针对家庭服务的安全、柔性的“手”。
最后,王鹏认为至关重要的一点,是构建“软硬件结合的生态系统”。他指出,灵巧手的使用门槛远高于传统的二指夹爪,对绝大多数集成商而言,“如果灵巧手没有对应用的软件赋能,那么大部分集成商想要把灵巧手快速地应用到他们的解决方案中,还是很困难”。王鹏表示,国内灵巧手产业凭借供应链、场景、AI算法优势,已在全球赛道占据重要位置,但要从1.0阶段迈向2.0阶段,还需突破实用化瓶颈。未来,随着系列化产品落地、软硬件生态完善,灵巧手有望真正走进工业、服务等领域,成为机器人产业新的增长引擎。
(文章来源:每日经济新闻)
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