
被灵巧手困住的机器人。
埃隆·马斯克于 2021 年 8 月发布了 Optimus,这是一款通用的双足人形机器人,旨在执行对人类来说不安全、重复或繁琐的任务。
埃隆·马斯克长期以来一直大力宣传特斯拉的 Optimus 机器人,称其是一项具有变革潜力的技术,能够超越特斯拉的电动汽车业务,并推动该公司估值达到数万亿美元。该机器人原定于今年晚些时候投产,但据报道,由于严重的设计挑战,目前已被推迟。
据报道,由于 Optimus 机器人手部设计存在问题,特斯拉正在缩减今年生产数千台 Optimus 机器人的计划。知情人士称,工程师们难以打造出类似人类的灵巧手,导致生产暂时停止。
内部人士指出,特斯拉已经积累了大量缺少手部和前臂的 Optimus 模型,目前尚不清楚工程师何时能完成这些尚未完成的模型并准备发货。马斯克在播客中证实了这些问题,但没有透露最终推出的具体时间表。
特斯拉于去年夏天首次发现这些问题,并大幅降低了原定的生产目标。在发现更多故障后,该公司暂停了量产,并重新分配资源以应对挑战并实施其他改进措施。
该公司最初的目标是在年底前至少生产5000台Optimus,但遭到工程师们的反对,他们认为这个目标不切实际。之后,该公司将2025年剩余时间内的目标产量修改为2000台。
机器人手部和手臂的设计问题由来已久。今年早些时候,埃隆·马斯克在采访中公开承认了这些挑战,并强调实现类似人类手部的灵活性是设计过程中最困难的部分。
尽管面临硬件挑战,马斯克仍然对 Optimus 项目的未来持乐观态度。他最近在X上发布了一段视频,展示了这个类人机器人学习功夫。特斯拉 Optimus 官方账号分享的另一段视频显示,在迪士尼电影《创:战神》全球首映的红毯上, Optimus 与演员杰瑞德·莱托一起练习功夫动作。

灵巧手被视作人形机器人多代际更迭中最受益的核心环节,当前灵巧手占Optimus二代成本约17%,市场空间广阔。
灵巧手是直接安装在手腕上、用于夹持工件或完成规定操作的机构,但其技术要求远超普通工业机械手——后者自由度少、结构简单且易于控制,而类人化设计的灵巧手对控制精度与灵活性的要求极为严苛。目前仿人机器人末端执行器主要分为柔性手与仿生多指灵巧手,其中灵巧手是模拟人类手部功能的高自由度机械装置,集成了抓取、操作、感知等多重能力。
灵巧手最核心的部分在于它的机械和结构设计,可分为结构形式、驱动方式、传动方式、感知方式和材料等多方面。当前,灵巧手行业还未形成统一的技术标准,多家技术路线并存,对于哪一种技术路线更有优势尚无定论,技术路线不同重点体现在最关键的三大部件上——驱动方式、传动方式和传感器。

驱动模块:机器人灵巧手结构紧凑,需要在有限的空间中集成多个电机,从而实现多个指关节的灵活度,而扭矩的大小又决定了手指关节的抓握力度,因此高功率密度(有限体积内提高输出功率)的电机应为灵巧手驱动单元的优选。
电机驱动是目前灵巧手主流的驱动方案,空心杯电机、无刷直流电机、无框力矩电机均有应用,目前空心杯电机为主流方案。
减速模块:减速器在传动系统中起到关键作用,它将电机的高转速低扭矩输出转化为低转速高扭矩输出,以驱动更大的终端负载。主要包括行星减速器和谐波减速器,目前行星减速器为主流方案。
传动模块:若电机直驱动则仅需减速器,非直驱方案传动方案包括微型丝杠或蜗轮蜗杆(将旋转运动转为直线)搭配腱绳或连杆(将直线运动传递至关节),目前微型滚珠丝杠+腱绳为主流方案。
传感器:触觉对灵巧手实现商业化落地至关重要:精准的力控是灵巧手商业化落地的基础,触觉传感器可实时检测接触力、压力分布和剪切力,帮助灵巧手调整抓握力度,提高抓取的成功率和稳定性。



