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中科硅纪王鹏专访:灵巧手发展面临哪些关键挑战与机遇?

时间:2025-10-20 17:06:24 来源:每日经济新闻 作者:每日经济新闻

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%。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、迈向通用化的核心部件,其战略地位日益凸显。然而,近日有报道称,特斯拉第二代人形机器人Optimus因手部设计遭遇技术瓶颈,量产计划受到影响。这一事件再次引发行业对灵巧手技术发展现状的关注。

“不光是特斯拉,整个领域都是这样。”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,当前灵巧手行业仍处于“能动”的1.0阶段,距离“能用、好用、持久用”的2.0阶段仍有巨大鸿沟。


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。中科硅纪孵化自具身智能国家队——中国科学院自动化研究所多模态人工智能系统全国重点实验室Casia Hand团队,十多年来专注于机器人上肢灵巧操作能力的突破。

王鹏将当前行业状态定义为“1.0阶段”。在此阶段,灵巧手主要用于教育科研、验证性场景,尚未与实用化场景结合,或具备长期服役能力。目前,国内绝大多数灵巧手公司的产品和商业模式仍停留在1.0阶段,主要客户为高校、研究所或用于概念验证。

特斯拉在灵巧手上遇到的瓶颈,是行业客观存在的难题。但王鹏认为,特斯拉并非落后,也没有放弃,“只是第一代、第二代灵巧手没必要量产,其应会推进第三代”。特斯拉瞄准的是“2.0阶段”,即真正的工业场景。而从“能动”到“能用、好用、持久用”的巨大鸿沟,也是特斯拉当前面临的困境核心所在。

根据王鹏的介绍,从1.0阶段到2.0阶段的鸿沟主要体现在两大“均衡难题”上:

  1. 极致灵巧性与工业实用性的矛盾:特斯拉人形机器人的手部设计从1.0版本的6个驱动迭代到3.0版本的17个驱动,目标是复现人手的极致灵活性。然而,在工程现实中,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。王鹏指出:“既追求手的灵巧性,又追求实用性,那就要保证在工业场景长期运行,24小时可靠性达到很高水平。这两者之间存在矛盾,试图用一款‘万能手’通吃所有场景是很艰巨的任务。若真想落地工业场景,可能需要‘降维’——比如针对分拣、装配等特定场景,适当减少自由度,优先保证可靠性与成本可控。”
  2. 先进设计与现有供应链能力的差距: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: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。其中,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:

  1. 上一代机器专用的操作能力:这在今天的自动化工厂中较为常见,例如汽车产线上的机械臂,日复一日地执行单一、重复的动作。这类技术的目的是“把人从这种重复性的动作里解放出来”,其应用渗透率在工业操作层面已经非常高。
  2. 机器人的通用操作能力:所谓通用,在于应对非结构化环境的泛化性,可以适应多样化的对象,而不是限定在专用场景或者专用任务中;能适应多样化的场景、多样化的任务,有更好的通用性。要实现这种通用性,硬件上就不能再是专用工具,而必须是一个“像人手一样多自由度的灵巧手”。王鹏指出:“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。王鹏强调:“在近年的具身机器人浪潮中,灵巧手是一个必不可少的核心器件,也是整个机器人部件中最难的部分。”对于成本,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。王鹏介绍:“它的驱动是通过推杆、齿轮或者通过蜗轮蜗杆等刚性接触的传动物件直接驱动,就像手表里面的齿轮,直接把电机的传动,通过刚性的传动部件驱动关节转动。”这种路线的优势在于设计相对直接,构型简单,对很多新进入该赛道的公司或者纯粹面向科研演示的项目而言,是能快速拿出成果的优选方案。


图片来源:中科硅纪微信公众号

而柔性驱动,则是仿生学方案。王鹏解释道:“人手背隆起的部分叫做肌腱。肌腱本质上就是绳,类似于用绳拉动手指。”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”。这种柔顺性并非简单的柔软,而是一种灵巧手在与外界物体接触时能够更好地适应、吸收冲击、实现混合控制的能力。王鹏认为,这种能力对于灵巧手的实用化至关重要:“绳驱可以理解成从本质上解决实用化的重要路线。(这种特性)决定了灵巧手真正在去做一些实用化作业时,有更好的寿命,能更好地均衡负载和使用之间的矛盾。”

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(如腱绳的选择与寿命),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。“把腱绳驱动和刚性驱动的一些特点优势,充分地给发挥出来,利用起来。”

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,展现了较高的活力。王鹏表示,中国灵巧手产业有着难以复制的多重优势。

  1. 强大且快速响应的供应链优势:王鹏表示,近年来随着需求爆发,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。他坦言,尽管在某些顶尖零部件的单点性能上,国内或许与德国、瑞士的顶级品牌还有差距,但国内品牌的综合优势在于速度和成本,并且“我们发展的加速度在国际上是领先的”。
  2. “百花齐放”的技术生态与AI算法的深度融合:无论是刚性、柔性还是混合驱动,国内涌现出的大量科研机构和新兴创业公司,正在各个技术路线上进行积极探索,形成了充满活力的产业生态。王鹏表示:“灵巧手不光是一个硬件,更是软和硬的结合。灵巧手本身加上驱动算法结合起来,才能真正推动实际应用。”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。
  3. 广阔而丰富的应用场景:王鹏特别强调:“我国的应用场景较多且丰富,这也是我们的优势。”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。“我们有丰富多样的、广阔的场景。现在无论是整机厂商,还是灵巧手厂商,都在探索应用场景,想办法和应用场景结合起来,这也是我们的优势。”


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:

  1. 发展理念应着眼于场景落地:在行业发展的早期阶段,大家普遍“先从自由度”入手,“通过自由度来彰显能力”。而未来的发展核心在于落地,“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,例如与工业、物流、特种应用和家庭等结合起来”。
  2. 产品形态将走向“系列化和多样化”:既然单一产品无法满足所有场景的需求,那么未来的市场格局必然是多元化的。王鹏预测,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”。产品的多样性将成为市场成熟的重要标志。
  3. 构建“软硬件结合的生态系统”:王鹏指出,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。

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