时代周报 2小时前
单只成本超6000美元,只能用6周!马斯克也解不开的机器人灵巧手到底难在哪?
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本文来源:时代周报 作者:谢斯临 赵鹏

图片来源:图虫创意

一再延期的特斯拉第三代人形机器人 Optimus V3,终于在 5 月底官宣,计划于今年年底量产。强如万亿美元富豪马斯克,也被困在灵巧手性能、成本、可靠性的 " 不可能三角 " 里。

问题的核心,是那只手。据《晚点》报道,在此前的分拣快递训练中,特斯拉的灵巧手使用寿命仅 6 周,单只成本超 6000 美元。若叠加其他易损部件,一台已投用的机器人每年仅更换零部件成本就接近 10 万美元。

如果想控制成本,就不得不简化设计、减少传感器和电动关节,结果连基本的抓取功能都难以保证;如果想追求高性能,增加传感器、电动关节和自由度,成本势必大幅飙升;如果想确保高可靠性,又需要简化结构、减少故障点,而这往往以牺牲性能为代价。

回顾特斯拉的历史,屡屡跳票的 Robotaxi、多次延期的 Cybertruck,让 " 马斯克时间 " 成了科技圈著名的 " 薛定谔的钟表 "。正因这 " 不可能三角 ",Optimus V3 也未能逃脱此困境。按照马斯克的说法,产品仍有大量问题亟待解决。

手为何如此重要?业内普遍认为,灵巧手决定了机器人真正 " 能干多少活 " 的上限。人形机器人的核心价值在于 " 通用 " 和 " 泛化 " ——能够适应多场景、多任务,从工业装配到家庭服务,从精细操作到工具使用。

执行这一切的关键,在于手。传统的工业夹爪和吸盘只能执行预设好的单一任务,面对形状不规则的物体或需要精细力控的作业,夹爪的局限性就会暴露无遗。只有给机器人配上一双能像人手一样灵活抓取、精准力控的手,才能让机器人真正走出预设场景,像人一样应对千变万化的现实任务。

" 可以说,手是执行泛化任务中最重要的部件之一。" 有机器人企业高管向时代周报记者感慨道。

灵巧手因此成为撬动具身智能产业发展的重要支点。GGII 高工机器人产业研究所数据显示,随着人形机器人应用场景拓展、灵巧手技术突破和成本下降,中国灵巧手市场销量有望从 2025 年的 1.92 万只,增长至 2030 年的 43 万只,2025-2030 年年均复合增长率(CAGR)约为 87%。

目前,灵巧手的产品力却依然未能触及人类抓握的边界,性能、成本、可靠性的 " 不可能三角 ",如同一道无形的墙,横亘在灵巧手通往量产与普及的路上。特斯拉的机器人虽已临近量产,但那只手能不能真正 " 握住 " 未来,仍是最大的变数。

直驱、腱绳、连杆各有利弊

不可能三角的首要难题,便是性能瓶颈。

手是人体中最精密的部位,一只健全的人手由 27 块骨骼、19 个关节、35 块肌肉、123 条韧带和 48 根神经组成。灵巧手往往以人类手掌解剖结构为原型,集成微型电机、减速器、丝杠、传感器等精密零部件,并配套专用控制算法,以此实现精密的操控。

问题是,人手拥有 24 个自由度。从工程实现角度看,一个自由度通常对应一个电机,如果想要复制人手的灵活水平,就需要将 24 个电机塞进一只手掌,难度可想而知:如果将手做大、做重,惯性随之增加,灵敏度反而下降——成年人一只手的平均重量约为 400 克,而市面上的灵巧手往往数倍于此;如果将电机尺寸做小,抓握力又会大打折扣,难以取得平衡。

正是因此,当前灵巧手的技术路线仍未收敛,各家厂商在不同指标间各有取舍。头部灵巧手企业傲意科技副总经理张琦向时代周报记者介绍,行业内的主流技术方向主要有直驱、腱绳和连杆三种,三者各有利弊。

其中,直驱方案就是将电机直接装在手指内部,通过电机旋转直接驱动手指运动。据张琦介绍,这一方案的好处在于几乎没有能量损耗,因此精度极高。

但缺点也同样明显。一方面电机内置导致整机体积偏大,不得不缩减自由度;另一方面设备散热压力突出;第三,整手自重偏高。散热和重量都会显著影响产品性能,容易导致抓取稳定性。此外,该方案对零部件的设计与加工要求极高,出货量也相对较少。

为解决上述问题,业内开始探索其他的技术方案,以在减轻手部重量的同时,保持甚至提高自由度。比如腱绳方案,该方案将电机置于手臂而非手内,手掌中只保留传动与转换机构,通过腱绳的拉伸驱动手指活动。

张琦指出,腱绳方案的好处是不受空间限制,因此能够实现很高的自由度。但缺点也很明显,传动依靠绳索拉伸,长期使用易发生蠕变和松弛,耐久性和强度相对较差;同时结构设计复杂、走线难度大,导致成本较高。

特斯拉灵巧手采取的就是腱绳方案,以此实现了惊人的 25 个自由度,但同时,也出现了成本高、损耗大的问题。单只成本超过 6000 美元,使用寿命仅 6 周的困境,便是力证。

与之相比,连杆方案损耗小,耐用度更高,但在自由度上有所取舍。张琦透露,方案通过电机驱动刚性连杆,实现手指的弯曲和伸展,传动路径直接,结构相对简单,成本明显低于前两个方案。但问题在于,所有电机都安装在手掌内部,而手掌空间有限,自由度会因此受限。

" 综合来看,连杆方案兼顾了成本和耐用性;同时相比于传统夹爪,有更高的自由度,也具备一定的泛化能力。这一技术路径因此在去年成为了主流。" 张琦说。

但目前仍然没有一种方法能够同时兼顾自由度、精度、寿命与成本。GGII 高工机器人产业研究所分析师高畅向时代周报记者分析,连杆类的成本低、能用、相对可靠,但性能相对不足;腱绳类的自由度高但稳定性不足、成本高;直驱类的控制精度高,但易故障、成本高。不同技术路线需要结合行业发展阶段、场景应用去平衡 " 性能、可靠性、成本 "。

灵巧手相关从业者袁华(化名)向时代周报记者透露,过去一年,连杆类产品的平均寿命有所提升,从半个月延长至两三个月,但仍未达到工业级标准。高自由度腱绳驱动或直驱产品,更是极少厂商敢宣称寿命超过一个月。

" 其实,目前市场对灵巧手最核心的要求就是不容易坏,但依然很难做到。灵巧手还需要从材料、核心零部件到系统集成进行全方面改进。" 高畅说。

量上不去,价下不来

性能之外,成本同样是灵巧手面临的一大障碍。

GGII 高工机器人产业研究所统计数据显示,目前,主流的连杆方案灵巧手价格每只约在 2 万元至 5 万元,腱绳、直驱方案灵巧手价格每只普遍在 10 万元以上。目前,在人形机器人整机成本中,灵巧手占 20%-25%。对比来看,发动机约占一辆燃油车成本的 15%-20%。也就是说,灵巧手的成本占比已经超过了传统汽车最核心的动力总成。

哪怕以最便宜的方案计算,每只灵巧手 2 万元,人形机器人需要配备两只手,光灵巧手的成本就高达 4 万元,反推人形机器人成本超过 20 万元。这显然是一个过高的数字。

业内普遍认为,灵巧手在人形机器人中的成本占比在 10%-15% 左右比较合理,而未来人形机器人单价应下探到 10 万元左右。若按照整机成本 8 万元测算,单机搭配 2 只灵巧手,则灵巧手单价要降到 4000 元至 6000 元左右。

如何降低灵巧手的成本,因此成为业内最为关注的问题。

高畅拆解指出,灵巧手的硬件成本主要在微型关节模组,模组由电机、减速器、丝杠等零部件构成,仅仅在硬件物料方面,就面临着不小的成本压力。

" 空心杯电机单价可低至 400 元以内,贵的上千元;减速器在 300 元左右,丝杠在 300 元 -700 元之间,一个微型关节模组价格一般在千元以上,一个主动自由度对应一个模组,常见的低自由度连杆方案需要 6 个这样的关节模组,合计在一起成本就将近万元,主动自由度越多成本越高。此外,触觉传感器技术也处于早期阶段,越高精度成本越高。" 高畅说。

上述成本还未计算研发与加工。高畅透露,在研发方面,灵巧手具有机械、电子、材料、算法等多学科强交叉的特点,开发周期长、人力物力投入大。在加工方面,由于市场规模仍较小,且结构复杂,一般为人工组装。灵巧手结构越复杂,工序越多,人工越难,良率越低,这都是成本,每个环节都推高了灵巧手价格。

但从目前情况来看,成本已经很难继续降低。GGII 高工机器人产业研究所发布数据显示,2025 年中国灵巧手市场销量仅有 1.92 万只。即便按均价 5 万元计算,市场也不过 10 亿元量级。

" 赛道内企业众多,市场份额高度分散,每家可能只有几千万元的业务。几千万元的营收还得留出合理的毛利,再分摊到电机等上游零部件供应商身上,每家拿到的量微乎其微。硬件本质上就是‘卖铁’的生意,没有规模就难有价格空间。" 张琦说。

他以核心零部件空心杯电机举例,目前市面上的低端空心杯电机单价已降至百元级别,再压缩三四十元并无实质意义。过度挤压供应链利润,只会削弱其持续研发的能力,最终不利于整个产业的健康发展。" 最后还是要靠量上来。"

高畅同样指出,灵巧手成本长期居高不下的原因,主要在于市场基数不够大。灵巧手为 B 端产品,早期主要应用在教育科研、特种作业领域,这两年搭配人形机器人用于工业、商业、家庭服务中,整个行业都处于发展早期,渗透率极低。而且早期替代的多为简单任务,大部分可以由夹爪完成,市场进一步受限。

" 要实现降本主要还是依赖垂直的供应链管理、工程化能力,需要大规模量产去摊薄研发成本、降低单位成本。这当然不是两三年就能够实现的。" 高畅感慨道。

那只 " 比手还贵 " 的传感器

即便上述性能和成本的问题能够得到解决,灵巧手仍面临第三个重要卡点——应用。

理想状态下,灵巧手应尽可能仿照人手的结构与功能,才能更好地实现泛化操作。以抓取物品为例:人手不仅依赖视觉信息判断物体的位置、距离、种类与性质,还需要通过触觉感知其重量、软硬、温度及摩擦力,才能稳稳地拿起一颗鸡蛋这样易碎的物品。

但如果想要在机器人平台上复现此类功能,无论是技术层面还是成本层面,均面临不小挑战。

得益于皮肤中密集分布的机械感受器细胞和三维力传感能力,人类指尖能精准感知压力、滑动甚至物体纹理。问题是,尽管近年来各种柔性触觉传感器发展迅速,却依旧很难兼顾高传感性能与精准的三轴力解耦能力,更无法在微米尺度上复现人类指尖的触觉感知精度。

袁华透露,目前市面采用比较多的还是薄膜式压电压阻传感器。这类传感器的优势在于成本较低,单只加装成本仅需 3000 至 5000 元。但缺点也很明显——精度不足,只能测量压力大小,较难实现多维力感知。

相比之下,视触觉、磁电触觉等传感器,虽然能够感知力的大小与方向,但目前仍多处于实验室样机或小批量验证阶段,价格极其高昂,动辄万元,成本甚至超过灵巧手本身。

" 它甚至比我们的手还贵。" 张琦感慨道。2025 年 9 月,傲意科技推出的 Mini 版灵巧手 ROH-LiteS001,售价 8888 元。也正是因此,张琦透露,行业尚未就传感器技术路线达成共识。

触觉传感器的局限,限制了数据的采集,进一步阻碍了灵巧手的实际落地应用。市场普遍认为,如果想让机器人学会像人一样抓取,需要海量高质量的操作数据,尤其是触觉信号。缺少这一核心维度,就没有足够的高质量触觉数据,AI 模型就学不会 " 轻拿轻放 " 的巧劲。在此情况下,再精密的灵巧手也难以真正走出实验室。

数据采集同样是一笔不小的开销。据数据采集相关技术人员向时代周报记者透露,仿真数据目前仅能用于灵巧手的预训练,无法直接交付最终任务;而要完成高精度专项任务,仍需高质量的真机操作数据,且不同灵巧手之间存在差异,数据无法互通。

在此情况下,想要采集到足够的数据并不容易。上述技术人员透露,人工远程操作灵巧手一整天,最终能被采用的往往只有 3 个小时。而要打磨出一个达到交付级水准的技能点,至少需要 2000 到 5000 小时的训练数据,而要实现大规模商用灵巧手需要数万个技能点,背后的设备、场地、员工成本不容小觑。

成本太高,便难以普及,没有规模,就无法扩大应用、迭代性能和可靠性,最终导致成本始终居高不下。性能、成本、可靠性的三方拉扯,让灵巧手掉进了一个怪圈:想降本,却没有足够的规模;而没有规模,飞轮就转不起来。

如何突破这个怪圈?目前还没有标准答案。但可以确定的是,灵巧手不再是实验室里的炫技作品,它已变成一道实实在在的工程考题。谁能在性能、成本、可靠性之间找到那个微妙的平衡点,谁就有可能率先握紧通往人形机器人量产时代的钥匙。

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