摘要:10月9日,美国人形机器人明星企业Figure AI发布了其最新产品——Figure 03。其中一段视频展示了Figure 03执行一系列家庭任务,包括从餐桌上收拾盘子、擦拭杂物、折叠衬衫,甚至与宠物狗互动。根据预告视频,灵巧手腕部手心侧增加摄像头,且指尖增添
10月9日,美国人形机器人明星企业Figure AI发布了其最新产品——Figure 03。其中一段视频展示了Figure 03执行一系列家庭任务,包括从餐桌上收拾盘子、擦拭杂物、折叠衬衫,甚至与宠物狗互动。根据预告视频,灵巧手腕部手心侧增加摄像头,且指尖增添电子皮肤。根据创始人此前访谈信息,从Figure 02到Figure 03,手指运行速度翻倍,定制设计的相机对神经网络架构有良好反馈,运动范围、速度和有效载荷等方面向人类水平靠近。
Figure 03此次升级并非简单优化,而是从硬件到软件的全方位革新。在感知系统上,Figure 03的视觉架构经过全面升级,帧率提升一倍、延迟降低至四分之一、视野范围扩大60%,为机器人提供了更敏锐的“视觉”。更独特的是,Figure 03的每只手掌都集成了一枚广角低延迟摄像头,即使在主摄像头被遮挡时也能保持视觉感知,解决了家庭环境中常见的视野受限问题。
触觉系统方面,Figure 03采用了公司自主研发的触觉传感器,每个指尖可感知3克压力,足以检测回形针的重量。这种精度让Helix能够区分“稳固握持”与“即将滑脱”,实现对易碎、不规则物体的精细控制。
今天为大家解读一下机器人灵巧手。
灵巧手的核心功能
灵巧手作为抓手类末端执行器,是从传统夹持器逐步演化而来的,其核心优势在于泛化能力的提升。早期的末端执行器主要为两指夹持器,结构简单但适用场景单一;随后发展出多指抓持手,具备更强的抓取能力,但仍局限于抓持功能,无法完成复杂操作。灵巧手在此基础上进一步升级,通过更复杂的传动结构和更高的系统集成度,实现了抓取与操作的双重功能,并具备更强的感知能力和任务迁移能力。
相比传统工业夹爪,灵巧手虽然在重复定位精度上略有不足,但在柔性生产、快速部署和模型适应方面表现更优,能够胜任抓取、拣选、包装等多种任务,显著提升了作业效率和一致性,是机器人向智能化、通用化发展的重要方向。
灵巧手的基本结构
灵巧手作为仿人机器人关键部件,其结构设计注重灵活性与仿生性,通常包含多个自由度的指关节,如近指间、远指间关节及指尖,支持手指的屈伸与侧摆运动,同时拇指具备独立的屈伸和侧摆功能,以实现复杂抓取动作。驱动方面,采用腱绳传动方案,通过在手部内部布置屈伸腱绳和侧摆腱绳,并利用缠绕绳驱动模块将电动机产生的动力传递至各关节,实现高效、紧凑的动力传输。该设计将电机集中放置于手部基座或腕部,减轻末端负载,提升运动精度与响应速度,整体结构兼顾了机械强度与运动灵活性,适用于高精度作业场景。
典型灵巧手由驱动、传动、感知三个系统组成:驱动系统提供动力;传动系统将驱动系统产生的动力转换为手指关节运动;感知系统则可以感知自身变化和外界环境。
在成本结构中,驱动系统占比最高,以Tesla Bot灵巧手为例,其驱动部分(包括驱动器和空心杯电机)占总成本约67%,传动系统约占12%,感知系统(如编码器等)约占21%。这表明驱动系统是灵巧手的核心部件,也是成本投入最大的环节。
数据来源:行行查 | 行业研究数据库 www.hanghangcha.com
灵巧手VS夹爪
夹爪与灵巧手在机器人领域的应用各有特点和优势。夹爪主要应用于物体抓取、搬运和定位等场景,其结构简单、成本较低且易于自动化,但功能相对单一,仅限于目标物体的抓取,无法进行复杂操作,且与人类的交互能力较弱。相比之下,灵巧手则更接近人手的设计,拥有更高的自由度,能够实现拟人化的强力抓取、精准操作和灵活动作,适用于工业自动化、康复训练和生活社交等多种场景。灵巧手的优势在于其强大的适应性和操作性,能处理日常生活中的各种任务,且更容易获得人类的心理认同。然而,灵巧手的价格高昂,推广应用存在较大难度。总体来看,夹爪和灵巧手在机器人领域中扮演着不同角色,各自满足特定的应用需求。
灵巧手应用场景
灵巧手作为机器人末端执行器,在特殊、工业和消费三大场景中展现出广泛应用潜力。在特殊场景中,如应急救援与巡检防爆,灵巧手能应对极端环境下的复杂作业需求,提升救援效率与人员安全;在工业领域,尤其在3C电子、汽车零部件等高精密装配行业,其多自由度与自适应能力使其成为柔性制造升级的关键工具;在消费场景中,灵巧手可助力养老康养与家庭家政服务,实现拟人化交互与复杂任务处理,推动服务智能化发展。
全球灵巧手市场正处于稳步扩张阶段,2023年市场规模达到15.07亿美元,预计到2030年将增长至30.35亿美元,复合年增长率(CAGR)为14.5%。这一增长主要受到服务机器人、医疗辅助设备及人形机器人产业化进程加快的驱动。
灵巧手产业链可分为上游零部件、中游整机和下游应用三个环节。在上游环节,主要涉及电机、减速器、丝杠、腱绳、传感器和控制器等核心零部件的供应,这些组件是实现灵巧手高精度运动与感知能力的基础。中游环节聚焦于灵巧手及人形机器人的集成与制造,将上游零部件组装成具备复杂操作能力的机器人系统。下游应用场景广泛,涵盖工业制造、医疗健康、生活服务、特种场景、科研教育以及艺术创作等多个领域,体现了灵巧手技术在多行业中的融合与拓展潜力。整体来看,该产业链呈现出从关键部件研发到整机集成,再到多元化应用落地的完整生态结构。
灵巧手产业链涉及多个关键组件及其相关企业。灵巧手本体作为核心部分,由雷赛智能、捷昌驱动等公司主导生产。电机是灵巧手的重要动力来源,分为空心杯电机和无刷有槽电机,分别由鸣志电器、江苏雷利等企业提供。丝杠和减速器负责精确控制手指动作,相关公司包括浙江荣泰、绿的谐波等。腱绳则用于连接各部件,南山智尚等公司在此领域有所贡献。此外,触觉传感器赋予灵巧手感知能力,汉威科技、柯力传感等企业在该技术上具有优势。整体来看,灵巧手产业链复杂且分工明确,各环节的企业共同推动了这一前沿技术的发展。
当前灵巧手行业的竞争格局呈现“国外先发领先、国内快速追赶”的特点。国际市场上,Qbrobotics、SCHUNK、ShadowRobot等企业起步早,技术积累深厚。例如,SCHUNK自1982年起深耕机器人抓取技术,其产品以工业级可靠性和模块化设计著称;ShadowRobot成立于1997年,专注于高自由度灵巧手研发,并在AI融合控制算法方面具有领先优势。特斯拉也在积极布局其Optimus人形机器人配套灵巧手,虽未直接对外销售,但其技术路径对产业链影响深远。
在国内,因时机器人是国内最早实现灵巧手商业化量产的企业之一,其产品在性价比和本土化服务方面具备竞争优势。兆威机电依托微型传动系统技术基础,自主研发电动直驱多指仿生灵巧手,强化垂直整合能力。此外,傲意科技、帕西尼等企业在肌电控制与触觉传感领域也有突出表现。从市场份额变化趋势看,欧美企业仍主导高端市场,但中国企业在中低端及新兴应用场景中的渗透率持续提升,特别是在人形机器人供应链国产化背景下,本土企业的替代空间巨大。
灵巧手的硬件和软件研发门槛极高,是机器人领域的技术制高点之一。人类手部有 27 个自由度(5 指×3 关节+腕部),仿生灵巧手通常需实现 12-20 个自由度,需在极小空间内集成微型电机、齿轮、腱绳等部件。根据前瞻产业研究院数据,灵巧手在人形机器人成本占比重达到 17.98%,仅次于旋转执行器和线性执行器。另外,考虑到减重等问题,轻量化(碳纤维、钛合金)与高强度(抗冲击、耐磨)材料的结合将会更进一步提升价值占比。
灵巧手行业的商业模式主要围绕“硬件销售+技术服务”展开。主流厂商通常以标准化或半定制化产品形式出售灵巧手模组,价格区间从数千元到数万元不等,具体取决于自由度数量、驱动方式和传感器配置。盈利模式上,除一次性设备销售收入外,还包括后续的技术支持费、维护升级费以及定制化开发服务收入。对于进入人形机器人供应链的企业,则更多采取B2B批量供货模式,与整机厂建立长期合作关系,获取稳定订单流。此外,一些初创公司尝试通过开源社区推广基础版本,吸引开发者使用后再转化为商业客户,构建生态壁垒。
未来,灵巧手行业的发展趋势将集中在技术创新、成本下降和应用场景扩展三大方向。
在技术层面,Optimus三代灵巧手已展现出重要演进路径:所有驱动单元迁移至前臂,通过腱绳实现远距离传动,从而减轻手掌重量并提高灵活性;同时大幅增加触觉传感器覆盖面积,提升环境感知能力。这种“驱动后置+精细传感+柔性传动”的架构可能成为下一代灵巧手的标准范式。
在国产供应链不断成熟的背景下,空心杯电机、丝杠、触觉传感器等核心部件的本土化率将持续提升,带动整体成本下降,推动灵巧手从实验室走向规模化商用。再者,模块化与可重构设计将成为主流,允许用户根据不同任务更换手指形态或传感器组合,提升适应性。
随着AI大模型与具身智能的结合,灵巧手将不再只是执行预设动作的工具,而是具备自主学习、环境理解与决策能力的智能终端,广泛应用于家庭陪护、远程操作、危险作业等复杂场景,真正实现“手脑协同”的机器人进化路径。
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来源:行行查