机器人灵巧手行业交流核心(附灵巧手概念股)
发布时间:2025-09-24 23:23 浏览量:2
1、灵巧手技术路线与主流方向
主流技术路线特点: 当前灵巧手主流传动路线有腱绳、连杆和齿轮三种,暂无明显优势路线,各有特点:腱绳传动柔性好,连杆传动精度高,齿轮传动承力强。未来10年内,灵巧手技术无统一方案,需按场景定制。如进厂搬箱子,需灵巧手有力抓取;冲上贴密封胶条,需手敏感反馈和柔性控制,精准匹配力道。 特斯拉方案分析: 特斯拉Model 3的灵巧手采用齿轮、连杆与腱绳结合的混合方案,目标是兼顾柔性与力量,但未发布验证。原2025年量产5000台、单台成本两万以内并大量使用灵巧手的计划已搁浅。因Optimize 2问题,上月整改,本月转向Optimize 3,针对搬东西场景。目前,特斯拉按场景配置不同型号灵巧手,一款搬东西,一款商场门口铲爆米花(需柔性控制),尚未推出兼顾多场景的通用手。
2、国内外灵巧手发展现状对比
国内厂商技术水平: 国内主机厂(如智元、宇树、优必选等)的灵巧手多为‘样子货’,实际应用价值有限,目前主要水平为‘能进场搬箱子’,仅能满足简单力量需求(被动力量可承受)。部分厂商(如帕西尼、北大创业团队)在柔性抓取方面有所探索,例如北大创业团队开发的手可打麻将(抓取小物体),但国内整体在柔性物体抓取、精准控制等方面尚无成功案例。技术层面存在多重瓶颈:空心杯电机力量不足,人的手握力需7 - 8公斤,但现有电机无法满足该力量要求;控制精度稳定性差,部分厂商宣称控制精度达±0.2毫米,但重复率仅50% - 60%,不同动作的稳定性差异大;抓取成功率低,国际顶尖的figure手抓取玻璃杯成功率约98.5%(70次操作仍会掉落1次),国内水平更弱,整体行业仍处于初步阶段,实际应用能力有限。 与特斯拉的技术差距: 特斯拉的灵巧手同样未达实际应用要求,主要用于搬箱子等简单场景,尚未实现叠衣服、扫地等复杂劳动操作。国内厂商即使采用与特斯拉相同的手部结构,仍因硬件(如硅微电机、传动部件、传感器等基础配件未达要求)和软件(控制稳定性不足)的差距,导致实际表现弱于特斯拉。特斯拉的灵巧手本身也存在局限性,其灵巧程度尚未满足复杂操作需求,国内外灵巧手在产品力上均未达到实际应用标准(如抓取成功率不达标)。
3、灵巧手关键技术瓶颈
硬件限制分析: 灵巧手的硬件限制主要体现在核心部件性能不达标及传动方案的局限性。当前灵巧手普遍采用空心杯电机作为驱动,但面临小尺寸下力量与精度不足的问题,需同时满足更小尺寸、更大力量、更好精度的要求,目前尚未实现。
传动方案方面,连杆与腱绳各有优劣:
连杆方案精度好且承受力量强,腱绳方案柔性更佳,但二者无明显技术优势差异,同一家厂商常同时测试两种方案。现有灵巧手存在‘又贵又不好用’的问题,反映出当前手部产品性能尚未达到实用标准。
软件与硬件关系: 硬件是灵巧手功能实现的基础,软件无法弥补硬件缺陷。当前硬件存在电机力度与精度不达标、传感器噪音大且发热高(连续工作时散热困难)等问题,在此情况下,软件算法优化无法解决功能不足的问题。研发新产品应先通过高规格硬件实现功能,再优化成本,但现状是即使使用最好的硬件,仍无法做出满足基本需求的产品。若硬件未达标,试图通过软件协同优化的假说是不成立的,违背了‘先功能后成本’的研发逻辑。
材料与工艺挑战: 腱绳材料(金属与高分子)的性能差异及长期实验数据缺失是主要挑战。金属腱绳强度高、蠕变小、耐用但重量大,绕线复杂;高分子腱绳柔性好、易缠绕但持续拉伸易形变。国内材料(如南山智尚、大叶股份)在100小时标准使用周期内可用,但1万小时抗疲劳实验未开展,长期稳定性未知。国外材料(如荷兰DYNEE、SKS的纤维)短期实验表现与国内无显著差异,目前尚无大规模量产场景下的性能验证数据。
4、应用场景与落地挑战
潜在应用场景: 当前可探索的主要应用场景集中于对力量或精度有要求的领域。其一为厂内搬箱子场景,需满足15公斤载重、长方体最长边不超过70公分的规定尺寸,该场景下机器人搬运成功率不高,灵巧手需应对测力及双方发力不一致的问题;其二为厂内贴密封胶条场景,若能达到人工操作精度则可铺开应用。目前诸多机器人公司正重点推进这两个场景的落地。其他如工商业中的迎宾、导购等场景对手部依赖度较低,对手部性能要求不高。 落地成本与效率: 人形机器人替代人工的成本劣势显著,以搬箱子场景为例,当前机器人成本约4万美金(折合人民币约30万元),劳动效率约相当于大半个工人。对比人工成本,一名搬运工人月工资约8000元,两年人工成本约2万美金。机器人的高成本与低效率导致其性价比远低于人工,难以被市场接受。目前即使是最基础的搬箱子、拧螺丝等场景,机器人表现仍远差于人工,因此大规模替代人工的落地场景尚未找到。 场景与技术的矛盾: 当前存在“场景需求不明确”与“技术研发无方向”的鸡与蛋问题。下游缺乏明确的场景需求,导致上游不愿投入资源研发适用的手部产品;而上游不研发,又难以满足下游可能的场景需求。解决这一矛盾需先固定具体场景,明确商家需求,再针对性开发适用的手部产品,而非无方向地提高精度、力量等性能,否则易导致产品昂贵且无法销售。
5、行业趋势与未来展望
主机厂自研策略: 头部主机厂普遍选择自研灵巧手,因灵巧手是机器人关键核心部分,涉及专利、知识产权及研发技术资料积累。目前,马斯克相关企业、中国的宇树、优必选等均持续投入自研,但未推出令市场满意的成熟产品。现有自研产品‘不好用’‘又贵’,未达‘像样、让大家满意’标准,市场处于‘没谁拿出特别牛的产品’‘没谁确定采购谁’状态。
标准化与模块化: 当前行业标准化与模块化进展缓慢,无企业主动推动统一接口。原因是产品力不足,各企业关注自身壁垒,认为‘现在大家都解决不了问题,没必要统一接口’。标准化前提是‘有明确场景落地+大量出货’,如某款手因性价比和劳动能力被市场接受并大量出货,才可能推动接口统一。
成本方面,若达百万级量产规模(如特斯拉100万台目标),双手成本或降至2万人民币;若量产规模为10万台,双手成本约2 - 3万人民币。当前小批量(1000双)生产时,双手成本约4 - 5万人民币。
未来突破节点: 行业突破关键节点或由特斯拉引领。专家判断,3年内可能实现突破,主要观察对象为特斯拉Optimize 3/4版本。若特斯拉实现搬箱子场景落地(目标成本2万美金),且产品性价比达替代人工水平,行业将加速发展。特斯拉资源丰富、持续投入,是最可能突破的企业;其他企业因资源、技术积累等限制,突破可能性低。若特斯拉未成功,机器人行业将长期停留在‘表演、展示、玩具’层面。
Q&A
Q:目前灵巧手的腱绳、连杆、齿轮等技术路线中,哪些最有可能成为主流?各路线在性能、成本、可靠性上的特点如何?
A:目前主流技术路线为腱绳、连杆、齿轮三种,暂无明显优于其他路线的情况,各路线在性能、成本、可靠性上各具特点。以特斯拉Model 3最新发布的一体化方案为例,其采用齿轮、连杆加腱绳的组合设计,可解决刚柔并济问题,但该产品尚未发布。未来灵巧手将根据具体场景定制开发,不会出现统一的主流路线,至少10年内不会有单一技术路线显著优于其他。
Q:灵巧手是否不会像人手一样形成统一标准,而是根据不同场景采用不同方案?
A:当前灵巧手发展存在两个方向:一是适应特殊场景的专用方案,例如用于搬运箱子的需满足力量要求,用于贴密封胶条的需具备柔性压力反馈与精准控制能力;二是类似人手的多功能方案,但受限于底层传感器的感知能力及运动控制能力不足,10年内难以实现。目前行业采用按场景适配不同手的方案,如机器人本体根据需求更换打螺丝或搬运的手,但尚未有兼具力量、精度和成本优势的通用方案。 Q:若未来出现能使灵巧手具备人类手部功能的技术,该技术是否可能成为统一的主流方案?
A:目前最接近该目标的方案是马斯克提出的齿轮箱+丝杠+腱绳方案,其通过将电机置于手臂并牵引驱动手部,兼顾了柔性与力度要求,但最终效果仍需观察。
Q:特斯拉若后续量产,其灵巧手配置会采用单一方案,还是根据不同场景安排不同方案?
A:特斯拉目前已有两三套不同配置的灵巧手,尚未实现单一手满足多种场景需求。原计划2024年生产5000台,泵浦成本控制在2万以内并大量使用灵巧手,但该计划已搁浅。因上月Optimize 2存在问题需整改,本月转向Optimize 3重新开发。现有两款手分别用于搬运场景和商场柔性控制场景,配置存在差异。
Q:特斯拉搬东西场景与消费场景中,丝杠加腱绳加齿轮箱方案具体应用于哪类场景?
A:丝杠加腱绳加齿轮箱方案目前应用于搬东西场景。
Q:消费场景的灵巧手是否更简单?
A:爆米花场景的灵巧手主要处理精准控制与柔性反馈,与figure推出的手在能力上存在差异。当前手的精准度不足,操作时存在撒漏问题,未完全满足需求。飞哥推出的可叠毛巾的手在柔性控制上表现最佳,是当前柔性控制领域的最优产品。 Q:国内主机厂在灵巧手技术领域的发展水平如何?
A:国内部分整机厂商虽开发手部产品,但功能实用性不足;帕西尼、灵巧智能等企业亦有相关产品布局。当前最灵巧的手为北大背景创业团队开发,可实现小物体抓取。国内厂商在柔性物体抓取的柔性控制领域尚无成功案例,技术水平集中于力量控制领域,如小米Cyber智元、宇树等厂商开发的产品可实现搬箱等被动力量承载任务。行业整体仍处于初步阶段,实际应用能力弱于视频展示效果。
Q:若采用与特斯拉相同的腱绳、四杠手部结构,是否会因硬件或软件不足导致产品性能弱于特斯拉的灵巧手?
A:是的。即使采用相同结构,若硬件或软件未达到特斯拉水平,产品性能仍会弱于特斯拉的灵巧手。此外,特斯拉自身的灵巧手也未完全达标,目前仅能完成搬箱子等简单场景任务,无法实现叠衣服、扫地等复杂操作。
Q:国内头部主机厂的灵巧手具体方案有哪些特点?
A:国内头部主机厂的灵巧手方案整体相似,主要采用空心杯电机与齿轮箱控制手部动作,核心指标为自由度。较高级方案的末端感知集成触觉传感器,低价方案无此配置。
Q:国内机器人手部设计中,连杆与腱绳哪种方案应用更广泛?
A:国内机器人手部设计中,连杆与腱绳的应用无统一标准,同一家厂商通常会同时测试两种方案。腱绳方案柔性较好,连杆方案精度更高,齿轮结构则承力更强,各方案在不同性能维度各有优势,目前尚无明显更优的产品。当前机器人手部产品性能不佳,存在成本高、实用性差的问题,机器人运动大赛中亦未单独设置手部相关项目。
Q:主机厂最终会选择自主研发还是采购核心部件,哪种可能性更大?
A:核心部件的最终选择取决于谁先完成场景落地并实现大规模铺货,此时手的标准将定型。当前单门做手的企业尚未推出具有显著优势的产品,整机厂商的手部分要求也较为一般。目前头部整机厂商仍选择自主研发手,因其为核心部分,涉及专利、知识产权及技术资料积累,尚未有厂商明确采购第三方产品。
Q:大部分有能力的主机厂选择自研灵巧手,是否因灵巧手为关键核心部件?
A:头部主机厂均选择自研灵巧手,目前尚未推出令市场满意的产品,但相关研发工作持续推进。
Q:若不考虑成本,当前灵巧手的性能限制主要瓶颈是硬件还是控制算法?
A:当前灵巧手性能限制的主要瓶颈是硬件不达标,硬件不达标导致软件运行效果不佳。硬件不达标时,无法通过软件算法优化解决性能限制。研发新产品的基本方法是先不考虑成本,使用优质组件实现功能,再通过软件优化降低成本;但当前即使使用优质硬件,功能仍未有效实现,因此硬件是首要瓶颈。
Q:所指的硬件是整体组件还是特定部件?
A:所指的主力硬件均不达标,核心问题集中在运动与感知两方面。运动方面,电机力度与精度不足;感知方面,传感器存在噪音大、发热高问题,且连续工作时散热困难。电机厂商反馈,在当前尺寸限制下无法满足更小尺寸、更大力量及更高精度的需求。
Q:解决当前硬件性能不足问题的时间预期如何?
A:硬件问题解决时间受上下游需求不匹配制约:下游场景方认为硬件性能不达标无法使用,上游厂商因缺乏明确场景需求难以针对性研发,形成需求与供给的矛盾。解决路径需先确定具体落地场景,由商家提出明确需求,再按需求方向开发;若在无具体场景下盲目提升精度、力量等性能,易导致产品成本过高且滞销,此路径不可行。
Q:林小手最可能在哪些单一场景中实现较多应用及较好落地铺开?
A:当前可预见的主要应用场景集中于工厂内两类操作:一是搬运不同重量的长方体,该场景对灵巧手的力量控制有要求;二是贴密封胶条,该场景对精度控制有要求。目前多数厂商及机器人公司正重点推进这两类场景落地,若能达到人工操作水平则视为初步铺开。其他如工商业迎宾、导购等场景对手的功能依赖较低,更复杂场景暂无法实现。
Q:炒菜机器人是否为重要的可能落地场景?
A:炒菜机器人并非独立销售的产品,其本质是连杆机械臂。
Q:当前主要使用的电机类型是否为空心杯?
A:当前主要使用的电机类型为空心杯,腿部应用场景可采用无框力矩电机。空心杯电机具有小体积、精尺寸的特点,无框力矩电机具备大力量输出的特性。斜波磁场电机和永磁电机在相关环节中很少使用,基本无实际应用案例。
Q:特斯拉将电机放置于手臂外侧的方案是否可以不使用空心杯电机,转而采用其他成本较低的电机?
A:该设计主要为摆脱电机集中于手部的空间限制,允许电机尺寸增大。特斯拉第三代手部自由度提升22个,更接近人手,但实际效果需观察。其传动部件包括齿轮箱、丝杠、键绳三级传动,结构复杂,传动部件间的结合耐久性与精度需实验验证。长链路设计易因任一环节卡壳出现问题,且复杂结构不符合马斯克一贯的第一性原理原则,实验成功后的量产情况仍待观察。
Q:商业化的灵巧手是否存在合理的自由度空间?是否存在过度追求自由度的情况?
A:商业化灵巧手的发展存在两个方向:一是聚焦特殊场景需求,以实用为导向,无需高自由度;二是理论上高自由度可提升柔性与执行高级任务能力,但高自由度设计会显著增加研发与生产成本,导致产品难以商业化。因此,当前更倾向于实用导向,追求自由度指标无现实意义。
Q:当自由度增加时,由于每个自由度需要一个电机驱动,是否会导致手部空间不足,从而被迫将电机外置?
A:是肯定的。若保持手部标准尺寸,增加自由度需更多电机驱动,有两种解决方式:一是要求电机更微型化,但电机厂商可能无法实现;二是将电机放置在手臂上,仅这两种解决方式。
Q:国内空心杯电机与国际空心杯电机在性能、寿命等方面的对比情况如何?
A:需在同等性价比条件下对比:国内低端空心杯电机与国际产品性能接近;但在高端领域,国内产品弱于Maxon等国际品牌。传动部件方面,双环传动、中大力德等国内厂商的减速器与默纳克相比仍有差距。具体表现为:相同价格区间产品性能相当,但高端价格区间国际产品优势明显,国产产品性价比尚可但高端性能不足。
Q:国内腱绳材料在高频次场景下的稳定性能否满足量产需求?后续有哪些改进或升级方向?
A:目前该产品量产规模较小,材料使用参考国家相关材料规范,满足拉力、平面等基本要求;尚未开展1万小时运行稳定性实验,具体情况未知。
Q:目前国内外建绳材料主要偏向高分子还是金属,是否因应用场景不同而有所侧重?
A:国内外建绳材料中,金属与高分子材料均有应用,特性存在差异:金属材料强度高、蠕变小、柔性大但重量大、绕线复杂,最大特点是耐用;高分子材料柔软、适用于空间受限场景,但持续拉伸易形变。国产供应商包括南山智尚、大叶股份,国外供应商包括荷兰DYNEE、SKS,在标准使用周期内均适用,且通过了高温、大荷载、破坏实验,但长期性能尚未测试。
Q:采用无刷电机时,国内外有哪些较为优质的供应商?
A:无刷电机供应商选择范围较广,已知的包括以色列的L公司、东木川,以及国内的汇川等。
Q:无刷电机的技术难度壁垒是否比空心杯电机低很多?
A:无刷电机技术发展时间较长,与空心杯电机的主要差异在于应用场景的尺寸与布置,因手臂较粗、内部空间较大,更易布置。
Q:基于大模型的机器人控制方案若高度进化,能否在一定程度上弥补灵巧手的硬件不足?未来技术路径更倾向于强硬件+简单算法还是通用硬件+强算法AI?
A:当前行业尝试通过视觉语言决策模型等大模型提升机器人决策能力,以弥补灵巧手硬件的不足。大模型若发展成熟,可显著提升决策能力并缓解硬件限制,但无法突破物理定律弥补硬件缺失的自由度。例如,即使模型足够聪明,也难以解决因硬件笨拙导致的操作稳定性问题,目前未见通过强算法解决硬件笨拙的可行路径。
Q:国内整个行业是否有可能自上而下形成关于灵巧手的接口或性能标准,推进标准化、模块化设计?
A:行业形成标准化、模块化设计的前提是订单规模扩大且某款手型因性价比与劳动能力达标被广泛接受。当前因企业各自存在技术壁垒,无企业有意愿推动统一接口,亦无实际行动。未来可能的发展方向是手与本体分离,但当前技术不成熟,难以实现广泛应用。
Q:当前主机厂及相关企业是否因各自想法或不愿被统一标准而无人牵头推动接口统一?
A:当前接口统一未被推动的主要原因在于,无论是做手的企业还是做整机的企业,技术能力均不足,无法解决核心问题。在此阶段,各方缺乏动力推动接口统一;仅当某一方本体性能强但手性能弱,且不服从接口标准将面临淘汰时,才会被迫开放接口。
Q:如何看待国内手机厂等给出的两三年后放量至二三十万台量级的指引?
A:行业内企业提出的放量指引多为口号性质,需明确应用场景与实际用途方可自证合理性。例如马斯克年初提出5000台目标,后调整为2027-2028年100万台,但目前尚未实现,更多是阶段性预期表述。当前人形机器人实际落地场景面临显著困难,核心问题在于产品力不足:以搬运场景为例,单台机器人成本约4万美金,劳动效率仅相当于半个工人,而搬运工人月工资约8000元,机器人成本远高于人工,导致无法大规模替代,仅能小批量用于演示。本质上是产品性价比未达人工水平,落地场景缺失,无论是指挥交通、拧螺丝还是搬运等基础任务,机器人表现均显著落后于人工。
Q:具备实际作用的灵巧手,其执行器、电机、减速器、传感器等各结构件的成本占比情况如何?
A:灵巧手各结构件成本占比中,执行器占比最高,约50%-55%;若采用空心杯电机,占比可提升至58%-59%。传感器系统占比约12%-13%。机械构件占比约10%-18%。电子控制系统占比约13%-14%。
Q:具备实际作用的灵巧手若实现百万级量产,其物料成本预计下降至何种水平?
A:根据测算,若灵巧手实现百万级量产,通过研发成本与供应链成本摊薄,物料成本预计可降至18000-19000美元;若量产规模为10万台,单台成本预计在2万多至3万多美元。目前尚未达到上述量产规模。
Q:10万元款产品若销售100万只时价格降至2万元,该价格对应的是单手还是双手?
A:2万元对应的是双手的价格。
Q:能搬箱子的手的价格大概是多少?
A:当采购量为1000双时,单双成本约4-5万元,且采购量越大成本越低。
Q:机器人相关部件的价格或成本下降的主要原因是否为规模效应?
A:机器人相关部件价格或成本下降的主要原因为规模效应。例如空心杯电机,采购100只与1000只的单价差异显著;单台机器人需配置约10只,1000台机器人需采购1万只,规模化采购可显著降低单价。此外,结构件通过开模生产后成本也会降低。
Q:量产人形机器人中,手部的理想成本占比应控制在什么范围?与计算单元相比,当前阶段更值得优先投入的是哪一部分?
A:当前阶段优先投入手部更具价值。计算单元相关技术尚不成熟,例如英伟达Jetson芯片等算力设备缺乏适配模型,强化学习等技术应用仍较遥远,现阶段投入意义有限。
Q:国内其他头部主机厂是否将灵巧手列为重要优先级?
A:行业内普遍认为灵巧手是当前需重点攻克的领域,但实际愿意投入大量资金的主机厂较少,多表现为宣传大于实际研发。部
分企业通过设立实验工厂采集数据等方式吸引关注,但在技术突破方面进展有限。
Q:特斯拉是否确实在花钱投入灵巧手研发?
A:目前仅特斯拉与Shadow在灵巧手研发领域处于领先地位。美国与中国市场对研发投入的容忍度存在差异:美国投资人可接受企业长期无成果的研发投入;中国市场中,若企业持续投入无成果且无产品销售,易被投资人抛弃。因此,当前行业更注重先实现业务落地与盈利,例如通过销售扫地机、泳池清扫机器人、酒店送餐机器人等可落地的产品维持生存,同时宣传人形机器人等高级机器人研发进展。 Q:国内做灵巧手的公司能否按第一梯队、第二梯队进行排序?
A:灵灵巧智能、帕西尼曾参与英伟达发布会,其电容、传感器等组件表现尚可,但未来是否持续参与不确定。宇树、优必选等成品具身公司,以及灵灵巧智能、帕西尼等企业被归为第一梯队。
Q:国内做灵巧手的公司所做的灵巧手功能与成本是否大致相近?
A:国内灵巧手公司的灵巧手功能与成本大致相近,功能主要用于展示,目前无法实现实际劳动替代,仅能完成简单或高级复杂的演示性操作,尚未突破替代人手劳动的关键门槛。
Q:在灵巧手领域,未来的护城河可能建立在哪些方面?
A:当前灵巧手领域尚未形成实际护城河,单独研发积累的知识产权或专利等作用有限,尚未体现实际价值;未来的护城河在于率先实现特定场景的落地应用。
Q:当前阶段有哪些重要补充信息?
A:当前行业处于观望状态,包括小米Cyber等大公司选择积累而非推进前沿探索,行业均在等待关键目标实现。行业核心风险在于能否率先达成2万美金搬东西的目标,若成功将推动行业发展,若失败则机器人仍将停留在表演、展示、玩具层面。
Q:通用人形机器人实现搬运功能的时间预期大概是多久?
A:预计需要三年时间。马斯克拥有充足的资源与资金,若其无法落地,其他企业更难实现。当前产品虽实用性不足但性价比尚可,需等待Optimize 3/4版本推出。马斯克团队已对前代方案进行重大调整,其他企业暂无明显进展。