谁在卡灵巧手的脖子?
对人类手部结构开展深入研究后,人们会越发体会到其设计的精妙绝伦,这一感受正如世界首富马斯克在财报电话会上所感慨的那样。
在2025年3月,马斯克还曾公开承诺将生产出5000台Optimus机器人。然而,在七个月后的财报电话会议上,他却撤回了此前的所有公开承诺,这一切的根本原因在于Optimus那双关键的手部组件尚未成功制造出来。
手部设计所面临的工程难度远超预期,特斯拉被迫暂停了部分生产线,导致工厂积压大量无手机器人半成品。马斯克承认问题根源在于手部与前臂的组合模块。
然而,这并未对优必选机器人伴侣的售卖活动构成阻碍。
在2026年度的全球发布会上,优必选成功推出了全尺寸超仿生人形机器人“优世界”U1系列,该系列一口气亮相了50余款机型,其中包括男款183厘米和女款168厘米两种尺寸,其皮肤复刻了毛孔与指纹纹理,不仅能够眨眼和微笑,甚至还能与舞伴跳起华尔兹。
在万众期待中,官方欣喜地公布了预售订单突破1.3万台的佳绩。这一数字意义非凡,它约等于2025年全球人形机器人预估出货量的七成,标志着市场认可度的巨大飞跃。消息传来,投资者的热情被瞬间点燃,优必选的股价在盘中一度飙升超过18%。
上图为优必选人形机器人,图片由优必选官方微信公众号提供。
然而,当这些搭载人形面部的机器人真正登台并开始移动时,其表现却存在明显落差。在行走过程中,它们展现出的机械感十分显著;同时,其面部表情显得僵硬,缺乏生动性,并且在进行对话交互时,还会出现轻微的卡顿现象。
针对网友“太假了像充气娃娃搭载了AI”的调侃,这一原本被市场寄予厚望的机器人伴侣,其实际外观在真实场景下得到了暴露,与先前宣传中所呈现的理想化形象存在明显差距,致使网友纷纷指出两者“截然不同”。
在88个自由度中,主动驱动的仅有24个,而其余的64个则为被动结构。与此同时,对于决定实际陪伴体验至关重要的行走能力,仅在顶配版本(售价达99万元或88万元)中才得以搭载。此外,在功能方面,官方已明确标注U1系列并不具备承担任何家务的能力。
那一边,马斯克被一双能干活的手难住了英雄汉;这一边,优必选的机器人预售订单已经破万台。灵巧手的研究还没有眉目,机器人怎么就开始售卖了?
要探究究竟是谁在制约灵巧手的发展瓶颈,就需要对整个供应链体系进行系统性的梳理。经过调查可以发现,其背后的成因远比单纯无法获取某个特定零部件要来得复杂。
一、被巨头垄断的指尖
灵巧手行业的发展前景,在很大程度上被Maxon和意法半导体所掌握,这与过去光伏行业受限于硅料价格、动力电池行业受限于锂矿资源的情况遵循着相同的逻辑。
若要深入理解灵巧手之所以构成一项挑战的原因,首先有必要对其内部的具体构成进行拆解分析。
任何一个灵巧手,其内部结构都涵盖三大核心系统:驱动系统负责为手指的屈伸提供必要的动力,传动系统则将驱动系统输出的动力精确转化为各个关节的具体运动,而感知系统则赋予手指类似人类的触觉感知能力。这三套系统需要在空间极其有限、尺寸远小于真人手部的结构内相互竞争布局空间,它们共同占据了整只灵巧手超过百分之八十的制造成本。
沿着一只手从产生动力、执行动作到感知反馈的工作路径,能够清晰地观察到三条相互关联的锁链。
动力传递的起点是电机。灵巧手为了完成诸如拧螺丝、拾取柔软物件这类精细操作,必须在每根手指内嵌入特殊的微型电机,即空心杯电机。这类电机采用自支撑的空杯形线圈设计,直径可以做到仅有数毫米,从而兼具了体积微小、响应迅速以及能量转化效率高的特点。正是这些物理特性,构成了灵巧手能够实现精细操作的前提条件。
但这颗指尖心脏的供应链结构呈现出高度集中的特征。瑞士的Maxon、德国的Faulhaber以及日本的Orbray,这三家企业合计占据了全球高端市场份额的约70%至80%。依赖这些进口电机,其单只成本便高达50至80美元,同时采购周期漫长,需要数月乃至一年的时间,这导致了关键部件的供应面临显著瓶颈。
2026年,Maxon与Faulhaber的订单排期已累积至12个月以上。国内厂商若要进行采购,不仅需承受漫长的等待周期,还必须全盘接受对方所制定的价格体系与交付条款。
电机输出的动力本质上表现为高速旋转运动,而灵巧手指关节的实际运作需求,则是低速且大扭矩的运动模式。如果试图将电机的高速旋转直接传递给手指关节,其结果往往会引发两种不良状况:要么是关节产生抽搐式的异常抖动,要么是因输出力矩严重不足,导致连捏起一个纸杯这类简单任务都无法完成。为了解决上述运动特性之间的矛盾,需要引入一个关键的中间传动部件,那就是减速器。
在灵巧手系统的传动架构中,减速器不仅仅是单一的机械零件,更是实现从电机输出到指尖执行动作这一完整动力传递过程的核心必要环节。
这个减速器的作用,便是将电机输出的、高达每分钟上万转的高速旋转运动,转变为手指关节所需的那种缓慢而强劲的转动。一旦缺少了这个传动部件,那么即便配备了性能再优越的电机,其输出也只是无用的高速空转,根本无法产生足以捏取物体所需的真实抓握力。
这一环节对外部供应的依赖程度同样极高。日本企业哈默纳科依托其在齿形设计、材料配方以及精密加工等环节构筑的全链条专利体系,构筑了极高的市场进入壁垒,从而得以在全球谐波减速器市场占据超过八成的份额。
当动力成功传递到指尖之后,另一个核心问题亟待解决:在机器人手指与物体发生物理接触并施加压力后,它如何能够明确感知到与物体的接触?进一步地,它如何能够区分所抓握物体的材质特性,例如是柔软的鸡蛋还是坚硬的石头?并且,它如何判断当前施加的力是恰当的,还是已经过载到足以破坏物体的程度?
当前多数灵巧手主要依靠位置编码器与力矩传感器来获取自身状态信息,这构成了其基础的本体感觉——机器人能够知晓手指处于何种位置,却无法真正分辨被握物体的质地是柔软还是坚硬,表面是光滑还是粗糙。
指尖触觉感知能力仍然是灵巧手在技术层面所面临的最大短板。这种具备抓握功能但缺乏触觉感知的能力缺陷,直接制约了灵巧手在工业精密装配以及家庭服务等应用场景中的商业化落地进程。
触觉传感器承担的正是解决该问题的使命。在五年前的阶段,国产触觉传感器的市场基本处于空白状态,其单片的进口价格曾一度突破十万元大关。
直到帕西尼感知科技等创业公司从传感机理的根源出发,完成了全新的设计,从而规避了海外企业设置的专利壁垒,并成功研发出6D霍尔阵列式触觉传感技术。这一技术突破不仅达成了核心部件的完全自主可控,最终更将市场价格拉低至199元区间。
然而,国产化的推进在不同技术环节所取得的实质性进展存在着显著差异。在封装工艺与算法层面所实现的突破,已经成功化解了成本方面的压力;但与此同时,传感器内部的高精度ADC芯片与信号处理电路等核心元器件,则依然依赖进口供应。
将传感器安装到系统中与制造传感器内部的核心组件,是两件难度截然不同的事。柔性、分辨率、耐久性等关键性能方面与海外先进水平仍有差距。
这三个环节在动力传递与信号反馈链条上彼此串联,这意味着,在任何一个环节出现故障或断开的情况下,整只机械手都会因链条中断而丧失基本动作能力。而将全部子系统集成到一个尺寸仅略大于成人拳头的有限空间内,其本身就是一个极具挑战性的工程物理问题。
该问题带来了相互制约的压力:自由度的提升必然导致所需零部件数量的增加;而零部件数量的增多则会直接导致整体体积的增大;一旦体积增大,整套机构便无法容纳于人手大小的空间之内。如果为了适应有限空间而强行缩小零部件尺寸,其输出功率与使用寿命又会随之下降。这个涉及多参数耦合的物理设计问题,至今尚未被提出有效的解决方案。
二、为什么规模化也降不了本?
在完成了对供应链各层级零部件的逐一梳理之后,人们往往容易陷入一种表面化的认知误区,认为只要国产化替代得以实现,并且成本得到有效控制,灵巧手面临的困境便能迎刃而解。然而,当视角转入更为具体的制造实践层面,便会意识到情况要复杂得多。
在制造业领域,有一条近乎被视为铁律的规律,即生产规模的扩大通常会伴随着单位成本的相应降低。具体而言,借助产量提升所带来的规模效应,企业能够增强对原材料供应商的议价能力。同时,更大的生产规模也为提升产线自动化程度创造了条件。通过这些方式,从而有效地将前期投入的固定成本分摊到更多的产品单位之上,最终使得单位产品的综合成本得以下降。
光伏如此,动力电池亦如此,绝大多数工业品的发展都遵循着这条曲线。
但灵巧手不在此列。
Physical Intelligence的研究者在对多条灵巧手产线开展系统性追踪研究之后,得出了一项与行业普遍认知相悖的结论:灵巧手的精密装配工序,很可能是制造业当中罕见的一类呈现出"规模扩大反而无法有效摊薄成本"特征的产品品类。
这一现象看似违背常理:为何将灵巧手的生产规模从一百只扩大到一万只,其单只制造成本却并未出现预期的显著下降?其根本原因在于,该产品的精密装配工序本身具有高度复杂的特性,其成本结构与传统工业品存在本质区别。
针对这一前述的工程挑战,以特斯拉Optimus的机械手设计为例,每一根手指的内部空间都需要集成微型电机、减速齿轮组、传动腱绳以及各类传感器。这些构成部件的尺寸均处于毫米量级,其中最为精密的传动零件,其直径甚至仅有3.4毫米。
对于这些米粒大小的零件,需要将其逐一安装并定位至手指关节的指定位置,整个操作过程必须由具备高度熟练度的专业技术人员来执行。直至当前的技术条件下,灵巧手制造中绝大部分对精度有严苛要求的装配环节,仍然无法脱离对人工操作的依赖。
这并非工厂主观意愿上的排斥,而是现有自动化技术尚无法满足精密装配的严苛要求。目前的机器视觉系统,难以可靠识别毫米级零件上存在的微小偏差与形变;而机械臂的运动精度与灵活性,也尚未达到在仅有毫米级的操作空间之内,顺利完成多角度、高精度卡合动作的标准。在这一层面上,人类所独有的、经过高度训练的视觉系统与灵巧手指,依然是当前唯一能够胜任此项任务的精密工具。
智械岛采访一位工程师得知,工人会使用镊子夹起一颗尺寸仅比芝麻粒略大的微型轴承,接着在显微镜的辅助下,专注地将其与预定位置进行对准。一旦对准完成,便施加轻微的压力将其卡入到位。如果在这个过程中角度偏差了哪怕零点几毫米,轴承就会发生卡死,从而导致整根手指的传动系统彻底报废。
需要明确的是,一颗零件的装配损坏会直接连带其价值数百元的上游零部件。
与此同时,一个螺丝的拧紧力矩若存在5%的偏差,在普通机械臂的应用场景下或许尚可容忍。然而,在灵巧手精密传动系统的特定工况下,该偏差会产生显著的放大效应,进而导致整根手指的运动灵活性下降达30%之多。为了消除这些在微观装配环节产生的误差,就必须在生产流程中执行一套包含反复检测、精细微调乃至必要返工在内的复杂操作序列。
每一只灵巧手的装配过程,其本质上都构成了一次独立的、非标准化的手工定制,整个流程高度依赖于装配人员的操作经验与实时判断,因此无法通过机械化的流水线模式进行简单重复。这正体现了前文所提出的“规模化无法摊薄成本”的核心观点:具体而言,产量的增加并不会自然导致返工比例的自动降低;产量的增加也不会直接促使工人装配速度的自动提升;同样,产量的增加也无法自动保证产品一致性的持续改善。
一切均依赖于操作者个体经验的长期沉淀,而这类经验的累积过程无法借助于生产规模的扩张来加速实现。因此,每个特定工位的每日产出能力极为有限,培养出能够胜任此类高难度任务的熟练技术人员所需的时间成本自然也相当可观。
宇树Dex5,图源:宇树科技官方网站
在制造难题之外,还存在一个更为棘手的挑战:传动技术路线至今尚未收敛。
特斯拉Optimus采用了腱绳驱动方案,该方案运用了类似于人体肌腱的绳索结构来牵引手指关节。这种设计的优势在于其仿生特性较强,整体重量较轻,并且能够在狭小的空间内实现多自由度的运动。然而,其缺陷在于腱绳在经历反复弯折之后,容易发生蠕变、伸长以及磨损等现象。在此前进行的分拣测试环节中,特斯拉灵巧手的实际使用寿命仅为六周时间。
宇树Dex5采用了齿轮传动方案,该方案提供了足够的结构刚性以及较大的传动力矩,但灵活性因此受限,导致手指无法像人手那样执行复杂的侧向动作。
因时机器人所采用的连杆传动方案,凭借其机械连接方式,赋予了机构出色的结构稳固性与较长的使用寿命。然而,其冗长的传动链条导致在力传递过程中能量损失累积,进而引发精度衰减明显的问题,因此难以胜任需要极高灵活性的精细操作。另一方面,临界点等公司所押注的直驱传动方案,通过将驱动电机直接集成在指节内部,实现了对关节运动更为直接的控制,从而具备了控制精准与响应迅速的优势。不过,这一设计对驱动电机自身的功率密度与微型化水平提出了严苛的要求,不仅使得制造成本居高不下,也因其缺少缓冲机构而导致抗冲击能力相对较弱。
不同传动方案的选择,使得灵巧手在硬件接口、通信协议与测试方法层面存在根本性差异。因此,A公司灵巧手的接口标准无法与B公司机器人平台相兼容,从而导致各家厂商在研发过程中往往各自为政,独立构建相似的技术体系。
由于缺乏统一标准,跨厂商的通用化设计便无法实现,这进一步阻碍了规模化的供应链协同。整个行业因而被划分为多个小型市场,每个市场中仅有少数玩家在谨慎地探索前进。
如果说第一道锁链体现为“对国外核心零部件产品的依赖”,那么第二道锁链则表现为“制造工艺对人工操作的高度依赖以及技术路线共识的缺失”。前者的追赶目标相对明确,其核心是将对国外产品的依赖转变为实现国产化替代;而后者则不存在现成的解决方案,它并非简单更换供应商即可解决,其复杂性要求整个行业必须在设计范式与制造范式两个层面协同演进,从而寻找新的平衡点。
这道坎,比零件更难迈。
三、整机厂开始自己做手
由于零部件供应面临制约,同时制造工艺又高度依赖人力操作,面对这样一个看似无解的难题,下游的人形机器人整机厂们感到紧迫并采取行动。他们形成了一致共识:与其等待他人提供可用的解决方案,不如自主动手开发。
整机厂为何需要自主研发机械手部件?其原因相当直接:当前市场上缺乏能够满足其特定需求的现成产品。
一个高自由度的灵巧手,其构建过程涵盖了电机、减速器、传感器以及控制算法等多个尖端技术领域。能够成功整合这些技术的第三方供应商,其数量可谓屈指可数。
即便存在供应,其价格方面也会高得令人难以接受,交付周期往往需要半年以上的时间,技术参数方面也未必能与其机器人产品相匹配。
对于整机厂而言,通过外购方式获取灵巧手会面临若干难以回避的挑战。首先,是产品接口标准不统一所带来的兼容性难题,这会导致采购的灵巧手难以直接安装至自有机器人平台。其次,即便通过额外的适配工作实现了物理安装,由于缺乏针对机器人整体运动控制与传感系统的深度优化,其在运动协调与任务执行效率上通常也远不及进行一体化定制所达成的水平。此外,将核心部件的供应来源交由第三方,还意味着整机厂在供应链安全方面会受制于人,当上游供应商的产能、技术路线或商业策略发生变动时,整机厂将面临供应链中断的风险。
整机厂商选择自主研发灵巧手部件这一路径,至少蕴含三重清晰可见的优势:其一是能够实现与机器人平台的高度适配;其二是确保了零部件供应链的自主可控;其三则是将产品的核心定义权牢牢掌握在自己手中。这意味着,只有把握住这双手的全部设计主导权,厂商才能真正掌控整机性能表现与制造成本的核心话语。
于是,一场由整机厂商主导的灵巧手自主研发运动就此正式开启。整机厂商集体加入研发与制造的行列,这一趋势正在重塑整个灵巧手产业的格局。
灵巧手,图源:星动纪元官方网站
在整机厂自主进行研发的这条路径上,星动纪元已成为当前在融资规模与市场声量两个维度上均处于领先地位的参与者之一,构成了一个值得深入审视的典型案例。其发展历程,恰好构成了对整机厂自主研发手部部件逻辑的集中体现。
这家公司源自清华大学交叉信息研究院,创始人陈建宇担任清华大学助理教授一职,这些身份背景使其在一级市场上备受青睐。
公司于2025年7月完成了规模近5亿元的A轮融资,随后在同年11月再度获得了接近10亿元的A+轮融资,至2026年3月又完成了10亿元规模的战略融资,使得整体估值突破百亿元大关。在不到一年的时间内连续完成三轮大额融资,累计吸引了16家投资方参与其中,涵盖了三星、吉利、阿里巴巴、联想以及北汽等产业巨头。
星动纪元的核心技术战略在于全栈式自主研发。其研发活动覆盖了从上层的机器人大脑算法、底层的运动控制策略,到硬件层面的机器人本体结构、关节驱动模组,乃至末端执行器灵巧手在内的完整技术链条,所有关键组件与系统均由其自主设计与开发。在这一战略指引下,公司于2025年推出了全直驱设计的五指灵巧手XHAND1,该产品实现了单手12个主动自由度。随后,在2026年对其进行了技术迭代,发布了新一代产品XHAND 1 PRO,其单手主动自由度数量进一步提升至21个。
星动纪元的故事,无法用简单的“破局”或“被卡脖子”这类非黑即白的叙事来概括。它实际上深刻体现了整机厂商自主进行研发的底层逻辑:通过投入高昂的资源与成本,以换取对核心部件的绝对掌控力,并借助一种全栈式自主研发的叙事,在资本市场上获取相应的高估值认可。
然而,产业链所固有的客观规律并不会因为某一家企业在融资规模或市场声量上占据优势,便发生根本性的改变。当灵巧手产业面临的“不可能三角”这一系统性难题尚未找到可行的解决方案时,任何参与企业的技术发展与演进过程,都必须被置于整体产业链的宏观进度框架之中加以系统性的衡量和评估。
然而,在审视星动纪元所构建的全栈自研叙事时,必须剥离其表象,转而关注其真实状况。这包括其出货量在市场中所处的实际位次、其研发与制造体系并非所有关键环节均实现了完全独立,以及其商业化验证进程仍处于相对早期阶段等客观因素。这些方面共同对当前灵巧手产业的发展路径与可行性提出了严肃的质询。
四、结语
人形机器人作为新兴品类,其市场需求无法简单地由人口基数推演得出。消费者在做出购买决策前,会首先系统性地评估该产品能否为其提供切实有效的解决方案。
如果灵巧手至今尚未能有效回答“它为真实生产解决了何种问题”这一核心命题,如果其尚无法制造出一双能在实际生产线上持续稳定运行三个月而不发生故障的手,那么当前针对百亿市场空间乃至千亿赛道规模的诸多预测,则仍停留在演示文稿层面的数字阶段。
在表达对人类之手的惊叹时,马斯克曾说道:“你越是深入研究人类的手,就越会发现它有多么不可思议。”他在陈述此话时,语气中充满了挫败感,而正是这份挫败感,能够最为恰当地阐释灵巧手产业当前所面临的境况。
在漫长而复杂的数百万年进化历程中,人类之手已发展成为一种精密绝伦的工具,它不仅具备了感知温度与调节力度的敏锐能力,甚至能在完全不依赖视觉的情况下辨认物体,并能够在这仅0.1毫米的微小容差范围内执行精密操作。然而,在当前的科技发展阶段,我们却试图借助仅数年的研发周期,就让一只机械手复刻上述这些经过漫长岁月锤炼的卓越功能。
这道落差所揭示的,不仅是单纯的技术层面瓶颈,更牵涉研发周期、工程化实践以及产业化推进所需耐心等多重维度。
灵巧手产业当前所面临的困境,本质上是制造业最基础规律的一次重现:从一个能够初步运行的演示原型,到一只能稳定量产的灵巧手,这两者之间仍然横亘着一整套涵盖材料、工艺、标准、供应链以及成本控制在内的系统性工程难题。
掌握这门学问不存在任何可以逾越的直接路径,并且也不能单纯依赖资金的投入来解决其核心问题。它的发展与完善过程,其本质是一个需要经历反复试错、持续迭代以及漫长等待的系统性工程。
原文标题 : 谁在卡灵巧手的脖子?
来源:谁在卡灵巧手的脖子 ? | OFweek机器人网