机械手是人形机器人行业的阿喀琉斯之踵：一场耗资数十亿美元的竞赛，旨在解决机器人领域最大的未解难题

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发布日期：2026年8月8日 / 更新日期：2026年8月8日 – 作者： Konrad Wolfenstein

机械手是人形机器人行业的阿喀琉斯之踵：一场耗资数十亿美元的竞赛，旨在解决机器人领域最大的未解难题

机器人手是人形机器人行业的阿喀琉斯之踵：数十亿美元的竞赛旨在解决机器人领域最大的未解难题——关于此主题的创意图片，由人工智能专家Xpert.Digital呈现。

为什么人形机器人最昂贵的部件也是其最大的故障风险所在

最昂贵的部件：为什么市场领导者更倾向于销售没有手臂的机器人

智能、耐用还是价格实惠？这是人形机器人行业无法解决的难题。

人形机器人被视为下一场重大技术革命——然而，它们的成功很大程度上取决于我们日常生活中习以为常的身体部位：手。尽管在工业领域，腿部早已被车轮等百年发明所取代，但复制人类的抓握能力仍然是一项艰巨的挑战。机器人的手不仅是机器中最复杂、最昂贵的部件，也是其最大的故障风险所在。缺乏训练数据、极高的材料磨损以及高昂的研发成本，迫使设计者不断做出痛苦的妥协。这个问题如此严重，以至于即使是市场领导者有时也宁愿交付完全没有功能性手的机器人，而其他一些令人印象深刻的功能实际上是由戴着传感器手套的人类远程控制的。本文将探讨为什么抓取一杯简单的水就能将整个价值数十亿美元的产业推向极限，博世和雄克等德国巨头打算如何解决这个问题，以及为什么手仍然是人形机器人行业真正的阿喀琉斯之踵。.

特斯拉、博世等公司：一场耗资数十亿美元的竞赛，旨在解决机器人领域最大的未解难题

一杯水：一个工程问题

任何曾经手打着石膏站在水杯前的人，都能体会到那种突如其来的无助感。握住瓶子，感受阻力，随着每次倾斜而微微调整力度——健康的手每时每刻都在毫不费力地完成这些动作，无需意识控制。而手打着石膏后，这种抓握动作突然变成了一个需要解决的技术难题。正因如此，整个行业目前都在致力于解决这个问题，试图在机器中复制人类的抓握能力。.

人手由27块骨头、30多块肌肉、20多个自由度组成，重量仅400到500克，却能产生超过400牛顿的抓握力。真正的奥秘并不在于手本身。最强壮的肌肉位于前臂，并通过肌腱连接，这使得手部轻盈灵活。此外，手掌中约17000根触觉纤维持续传递着物体是否滑动、松动或即将断裂的信息。这种生物设计经过数百万年的进化优化，也正因如此，它在技术上难以复制。.

为什么腿可以替换，而手却不能？

制造商们认为人形机器人之所以需要类人外形，其核心论点是：机器人的外形设计符合人体结构。这一点在触及范围、抓取高度以及能够同时抓取和连接的双臂方面无疑成立。然而，对于腿部而言，早已存在一个经过百年验证的成熟工业替代方案：轮子。而对于手部，目前尚无类似的替代方案。因此，如果说腿部设计尚待商榷，那么手部设计则必须确保成功。具有讽刺意味的是，手部设计恰恰是整个系统中最不确定的部分。.

平行夹爪和吸盘已经自动化处理刚性物体数十年，并且表现出色。然而，在人类劳动真正擅长的领域，它们却往往力不从心：处理可变形物体、频繁更换工具以及任何需要触觉反馈的任务。例如，插入电缆、拉上拉链、打鸡蛋——这些都是刚性夹爪经常无法胜任的典型例子。任何想要制造通用机器人的人都无法回避对通用机械手的需求。.

数据匮乏正在拖慢整个行业的发展速度。

这项任务如此困难的原因可以用机器人行业自己创造的一句话来概括：机器人没有互联网。几十年来，语音和图像领域已经积累了海量的数据集。但对于抓取过程中实际发生的情况，却没有任何类似的数据集。力、屈服、滑动——这些都没有被任何数据集捕捉到，因为没有人系统地记录过它们。任何试图将人类动作移植到简单的双指机械臂上的人都会丢失大部分这些信息，因为机械臂的抓取方式与人手截然不同。.

数据问题的严重性在另一个细分市场中也显而易见。围绕像MANUS这样的公司，已经涌现出一个完整的供应商产业，专门生产用于捕捉人手实际动作的专用手套。基于摄像头的追踪技术恰恰在最关键的时刻失效：手指重叠或手指被抓握物遮挡时。因此，这些手套直接在人体上进行测量，而不是在外部进行测量，人们使用它们来远程控制机械手，从而生成训练数据。演示视频中看似自主运行的很多动作，实际上也只是由戴着手套的人在操控而已。.

苏黎世联邦理工学院的一家衍生公司展示了这项研究的成果。7月中旬，Mimic Robotics公司在其自主研发的机械手之外，又推出了一款新产品——一种由刚性肢体而非手套构成的外骨骼。它能够让佩戴者的手只做出机械手能够完成的动作，并辅以触觉传感器、关节编码器和腕部摄像头，所有这些部件都经过精确校准，与机械手完美匹配。.

针对同样的数据缺口，第二个解决方案是模拟。它无需费力地收集数据，而是通过人工生成数据。在像NVIDIA的Isaac Sim这样的环境中，成千上万个虚拟机器人同时进行练习，一夜之间产生的试验次数就超过了真实机器几年才能完成的试验次数。这种方法在模拟行走方面效果出奇地好。然而，问题在于：模拟与现实之间的差距。每一次模拟最终都是对材料性能的一种假设，而越接近实际接触，这种假设就越不确定。螺丝在指尖滑入的深度、密封件的变形程度、电缆的弯曲程度——这些都是最难预测的变量。在行走过程中，控制器可以补偿这些误差；机器人可以自行恢复。然而，在抓取过程中，却无法纠正：物体要么被抓住，要么掉落在地上。.

无论是记录还是模拟，最终都会得出相同的结论。动作可以被拍摄下来，也可以被计算出来。然而，手指与工件之间究竟发生了什么，时至今日，这两种方法仍然难以捉摸。.

技能、耐用性和价格这三者之间无法解决的难题

理想的机器人手需要灵巧、抓握可靠且价格合理，但多年的研究表明，现有的所有设计都至少牺牲了这三个方面中的一个。那些优先考虑精度的设计者将电机直接集成到关节中，这使得机械手体积庞大且成本高昂，而且齿轮箱在持续负载下容易过热。相反，那些希望制造紧凑型、人形大小机器人的设计者则依赖于肌腱驱动，而这些肌腱会拉伸、磨损，最终断裂。能够实现灵巧性的设计也往往磨损最快。那些希望降低成本的设计者则减少了自由度和触觉分辨率。经典的工业机械爪早在几十年前就通过放弃灵巧性而摆脱了这种困境。两个手指就足够了，但它却能提供五百万次的循环寿命、24个月的保修期以及适中的价格。.

为了比较典型的人形机器人的成本结构，值得一看摩根士丹利对特斯拉 Optimus Gen 2 型号的分析报告，该报告被广泛引用，显示其物料清单总成本约为 55,000 美元。.

模块	成本分摊	评论
双手	17.2%，约合9500美元	就其尺寸而言，这是最昂贵的单体组件。
双腿和双脚并拢	约38.6%	运输成本在总成本中占主导地位。
髋部和肩部	约28.4%	连接部件复杂度高的接头
头	3.8%	电脑芯片和摄像头，比一个肘关节还便宜。
电池组	0.5%	大部分已商品化的部件

据业内人士估计，人形机器人的机械手占其零部件总量的15%到25%不等，具体比例取决于机器人的功能；对于自由度特别高的型号，这一比例甚至可能超过30%。与传统工业机器人不同，机械手是机器人不可或缺的组成部分，而且实际上，每台机器人都需要两个机械手。因此，机械手的需求量与产量成正比，成本也随之相应增加。.

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人形手之争：为什么德国主要企业现在纷纷进军该市场

德国巨头正在进入市场

认为这个领域只属于初创公司的人忽略了如今哪些企业正在进入市场，以及它们拥有哪些资源。总部位于内卡河畔劳芬的Schunk公司是抓取和夹持技术领域的全球市场领导者，也是一家传承三代的家族企业。据该公司称，他们研究类人手已有约20年之久——远早于此类产品的市场需求。2026年1月，这项研究成果被剥离出来，成立了一家独立公司，目标是实现量产。自6月以来，该公司一直与博世机器人公司合作运营。目前，该公司仅发布了一款原型产品；按照该公司抓取器数据手册的惯例，其循环次数尚未公布。.

在2026年6月的博世互联世界大会上，来自Schunk公司的一款人形机器人手已经能够从货架上取下饮料并将其放在柜台上——这项看似简单的任务背后蕴含着相当深厚的技术。Schunk贡献了其在柔性抓取和自动化技术方面的专长，而博世则提供了精密机械、电子元件以及在批量生产和软件方面的能力。人手拥有大约27个自由度，这与通常只有一两个自由度的传统工业机械手形成了鲜明的对比——这也体现了目前仍需弥合的技术差距之大。.

不同设计理念的比较

2026年7月中旬，苏黎世的仿生机器人公司展示了一款专为连续工业应用而设计的机械手，其结构几乎完全基于耐磨性考量。电机位于前臂，通过肌腱（类似于人体肌腱）牵引手指。与传统的导套不同，这款机械手的肌腱由轴承和滚轮引导，因为滑动摩擦会导致材料磨损，而滚动摩擦则要温和得多。关节数量根据实际工业数据进行了减少；所有收益甚微的关节都被移除，以最大限度地延长使用寿命。公布的数据手册也与传统供应商的产品手册类似，列出了回程扭矩、反冲和连续负载等规格参数。.

1X 特别提到循环次数：超过两百万次负载循环，并具备 IP68 防护等级和食品级认证。但问题出在细则里。这两百万次循环指的是腕部。对于肌腱驱动的手指，它只是说组件已经过数百万次测试循环，但没有给出具体数字。磨损究竟是如何确定的，信息仍然模糊不清，所有数值都由制造商提供，而非来自独立验证的现场数据。.

Sharpa公司正朝着另一个方向进行优化，专注于提升灵敏度。这款机械手每个指尖都配备了超过一千个触觉点，并由精密齿轮而非肌腱驱动，在CES展会上荣获大奖。Sharpa公司还公布了一个数据——超过一百万次的抓握循环——这也是他们自己公布的。至于这款机械手在实际轮班工作中的表现如何，目前公司外部尚不得而知。在今年春季的NVIDIA GTC大会上，这款机械手通过数据手套进行了远程控制，并在一次备受瞩目的演示中完成了接球动作。.

最近，特斯拉的Optimus Gen 3智能手（拥有22个独立驱动关节）与1X公司的新款Neo智能手进行了对比测试，结果显示，两款产品在手腕上的操作循环次数均超过两百万次，并获得了IP68防护等级认证。值得注意的是，这些数据不再被视为竞争优势，而是成为真正实力强劲的竞争对手的基本要求。.

制造商	设计原则	标示保质期	特别报道
雄克和博世	五指抓握手，腕部一体化	未公布循环计数	经过大约20年的初步研究，目标是实现批量生产。
模仿机器人	轴承和滚轮上的筋条，减少接头数量	没有具体数字，重点关注数据表指标。	用于训练数据的定制外骨骼可穿戴设备
1X	肌腱驱动，IP68，食品安全	手腕上超过200万次的循环，手指模糊不清	这个数字不适用于最易磨损的部件。
夏帕	以精细齿轮代替肌腱，触觉分辨率高	据制造商称，抓取循环次数超过 100 万次。	每个指尖超过1000个触觉点

这不仅仅是一个技术细节

与产量最高的制造商相比，这项研发成果真正令人瞩目的地方就显露无疑了。Unitree 最便宜的人形机器人售价 4,900 美元，配备的僵硬拳头无法抓握任何东西。这款机器人根本无法选配手部配件。只有售价 10,500 美元起的开发者版本才提供手部配件，而且即便如此也只是作为选配项目。即使是旗舰级的大型机器人，标配的也只是装饰性的假手，没有任何实际功能。该公司并未透露最终有多少台机器人配备了功能性手部配件。.

这一观察揭示了整个研发过程中真正的经济症结所在。最昂贵且同时也是最脆弱的部件，恰恰位于人形机器人核心产品承诺的关键所在——而销量领先的厂商在犹豫不决时，干脆就省略了它。最终剩下的，就是一个成本高昂的机械臂安装座，而这个问题至今仍未得到令人满意的解决。.

对于市场观察人士和投资者而言，这意味着必须仔细审查人形机器人的进展报告，以确定其指的是整台机器还是特指机械手。基于演示视频做出的购买决策应质疑所展示的灵巧度是自主生成的，还是由远程操控人员实现的。此外，评估行业增长预测的人士应考虑到，尽管执行器的整体成本曲线正在下降，但机械手的可靠性数据仍然明显不完整。.

未来两到三年将检验像Schunk和Bosch这样的合作模式——将传统工业技术与新型大规模生产理念相结合——是否真的能够像传统抓取技术那样，提供可靠且经独立验证的循环次数。在此之前，机械手仍然是整个人形机器人行业中最昂贵却尚未实现的承诺。.