心智观察所：一只“手”背后的人形机器人革命

【文/观察者网专栏作者 心智观察所】

人形机器人正以前所未有的速度从科幻走入现实。

无论是特斯拉的Optimus还是波士顿动力的Atlas，它们已能稳健行走、搬运重物，甚至展现舞蹈才能。然而，在这场即将重塑制造业、服务业乃至人类生活方式的机器人革命中，一个看似基础却极为关键的问题，正成为技术突破的最大瓶颈——那就是“手”。

特斯拉CEO埃隆·马斯克将之称为“手问题”，而这也正是全球机器人学界与产业界共同面临的“终极挑战”。

人类的手，是自然界亿万年进化留下的精密杰作。它不仅能抓握、捏取、旋转，还能感知温度、质地与力度。要将这一切复制到机器人身上，意味着必须在有限的机械空间中集成驱动、传感、控制与反馈系统，并实现与“大脑”——即人工智能系统的高效协同。

摩根士丹利预测，到2050年，人形机器人市场的规模可能高达5万亿美元。然而，如果没有一双足够灵巧的手，机器人将无法胜任绝大多数需要精细操作的工作，其应用场景与商业价值将大打折扣。

正如美国西北大学机器人学生物系统中心的凯文·林奇所言：“我们设定了一个十年目标，希望实现接近人类的手部灵巧性、功能性和实用性。但这绝非明年就能实现的事。”

仿生 vs 功能至上

目前，全球研究团队在机器人手的设计上主要分为两大路径：一派执着于“仿生”，致力于无限逼近人类的手；另一派则奉行“功能至上”，从实际任务出发重新定义手的形态。

在仿生阵营中，英国Shadow Robot公司的产品被西北大学等研究机构用作开发基础。研究人员通过远程控制手套，操作着一对机器人手完成堆叠塑料环、将小方块放入杯子等幼儿级动作——这些对人类而言轻而易举的任务，对机器人却是巨大的挑战。

这类五指手机械结构复杂，指尖装有流体感应层，能通过感知接触物体时电属性的变化来模拟触觉。然而，驱动手指运动的电机密集封装在前臂中，体积足有“咖啡罐大小”，严重限制了整体设计与灵活性。

中国企业也在仿生路径上取得进展，例如智元机器人的OmniHand 2025系列灵巧手。该系列包括“灵动款”用于互动场景，支持多指协同抓取和精细捏取，通过集成的高密度MEMS触觉传感器实现对物体纹理和力度的实时反馈，已在实验室演示中完成如精密拾取螺丝或桌面物体清理等复杂任务，标志着中国在仿生触觉模拟领域的快速追赶。

未来的机器人手需要集成更多传感器，以更好地模拟人手。例如，要握住一支铅笔，就需要在多个手指的侧面布置传感器。对此马斯克也深有体会，他在近日坦言，特斯拉的Optimus在人形行走方面已表现良好，但制造出能与人类媲美的手，却是“一项艰巨得多的任务”。

而在功能派看来，盲目追求五指结构并非明智之举。哥伦比亚大学的研究团队开发了一款四指机器人手，它无需视觉反馈，仅凭触觉就能识别物体。尽管在演示中它偶尔会让轻巧的纸筒从指间滑落，但即使失败尝试所产生的数据，也会被用于进一步训练。

因为，功能派认为“机器人本质上是通过实践学习的”。

中国杭州的宇树科技在功能派设计中表现出色，其新推出的H2人形机器人配备了模块化灵巧臂手，支持7自由度操作，能在工业环境中实现高效抓取和工具使用，如拾取重物或执行装配线任务。该手设计强调耐用性和负载能力（臂部峰值可达21kg），并通过AI算法优化路径规划，已在工厂测试和展会演示中证明其在动态抓取场景下的可靠性。

波士顿动力为其Atlas人形机器人配备了仅有三根手指的手。这三指能形成掌状结构以提起箱子或支撑身体，其中一指还可旋转充当拇指。他们认为，机器人手的设计必须在力量、灵巧、轻巧与耐用性之间做出艰难的权衡，因为增强某一特性，往往意味着削弱另一特性。其当前版本被称为“抓取器”，能抓起各种物体（包括重物），而下一代正在设计为能使用工具或从料箱中精准拾取物品，同时保持其强度。

另一个中国功能派代表是开普勒机器人，其Forerunner K2人形机器人手每只手拥有11个自由度（包括主动和被动），指尖集成柔性传感器阵列（高达96个接触点），单手负载能力达15kg。该设计优先考虑工业适用性，而非完美仿生，已在演示中支持汽车零部件组装等场景的高精度拾取和力控操作。

对于广大中小制造商而言，成本往往是更现实的考量。旧金山机器人公司MicroFactory的联合创始人兼首席执行官伊戈尔·库拉科夫指出，传统的二指夹爪仍是目前最经济高效的选择。该公司生产的一款5000美元机器人，通常一臂配备工具，另一臂装备双指夹爪用于固定物体。这种配置已能完成电子组装所需的大部分功能，如焊接、拧螺丝或剥离保护膜。

小米在这一领域提供了一个平衡方案，其CyberOne人形机器人采用多自由度臂手设计，结合触觉和视觉反馈，支持精密物体操纵（如单手握持1.5kg物体），已在内部测试中探索智能家居应用，如物体识别和简单交互任务。尽管成本约60万元人民币，仍需优化以推动消费级普及，但其多模态感知能力展现了家用场景的潜力。

然而，打造真正类人的手依然面临重重困难。尤其是在匹配人类皮肤的自我修复能力、关节的自润滑特性等方面，目前产品工程领域对材料方面的一些根本性问题尚无解决方案。

面对复刻人手的巨大困难，一个根本性问题随之浮现：既然真人双手已然存在，为何还要投入巨资模仿？

西北大学机械工程教授、负责领导机器人手开发联盟的埃德·科尔盖特给出了答案：工厂和护理行业的人力短缺正在推动对替代方案的需求。

他进一步阐述，这一领域的突破可能像个人计算机将大型机的能力带给大众一样，让中小制造商蓬勃发展，“它可能会创造新的、引人入胜的工作岗位。这可以说是我们从事这项工作的初衷。”

机器人能帮美国夺回制造业？

这场关于“手”的技术攻坚背后，是更广阔的制造业图景与美国“回流”的浪潮。

在中国凭借其庞大的工程师、技师队伍以及超过200万的工业机器人军团，成为世界公认的制造强国之际，美国正试图通过自动化夺回部分市场份额。

2025年，中国工厂安装的工业机器人数量已远超全球其他地区总和，达到约30万台，而美国仅为3.4万台。

这一差距在人形机器人领域尤为明显：中国企业预计2025年将生产超过1万台人形机器人，占全球产量的半壁江山。多家初创公司主导的组件供应链，中国已然在人形机器人市场份额和核心技术上占据主导。 “中国制造2025”战略的长期布局，推动本土企业从机器人密度到具身AI的全面跃升。

2025年8月14日至17日在北京举办了全球首届人形机器人体育赛事，吸引16国280支队伍、500余台“机器人运动员”参赛。在这些赛事中，中国机器人如上海傅利叶智能的GR-3展示了先进的灵巧手性能，能适用于足球运球和障碍穿越等任务，其手部设计集成多模态传感器，支持实时力反馈和物体识别，进一步凸显了中国在功能手领域的实战优势。

美国科技投资家马克·安德森（Marc Andreessen）在2025年首届里根经济论坛上发出警告：如果美国不在AI时代的人形机器人技术中占据领导地位，将面临“中国机器人洪流”的冲击。

安德森肯定清楚，中国拥有的工业机器人比世界其他地区的总和还要多。

难怪他强调，保护主义与工业生态的重建是关键，否则美国将丧失制造业主导权。他指出，过去50年的去工业化政策导致美国经济增长放缓、生产率停滞，并加剧城乡裂痕，而AI具身化，即机器人技术的爆发，将是扭转局面的转折点。他呼吁构建“外星无畏舰”般的自动化工厂，推动再工业化，尤其在乡村创造数亿就业机会，避免被中国主导的机器人世界所淹没。

自动化对于产业回流“至关重要，简单明了”，美国的一家金属加工企业Raymath的首席执行官格雷格·勒菲弗如是说。

自2019年购入Raymath后，他逐步引入了13台协作机器人。其工厂的人均生产率因此飙升，个别工人每天的产量可达之前的四倍，公司营收增长了两倍，员工人数也从约130人小幅扩增至145人。人类员工从承担全部打磨、焊接、操作机器和搬运零件的工作，转变为监督并与承担大部分任务的机器人协作。

这种转变得益于机器人编程门槛的大幅降低。如今，人们通过简单的平板电脑界面就能指令机器人完成特定动作序列，这与上世纪60年代以来汽车工厂中常见的老式机器人所需经年累月的培训形成鲜明对比。

Vectis Automation的联合创始人乔希·波利指出，美国现在有数十家公司为制造商提供勒菲弗所使用的专用焊接协作机器人。这些金属加工协作机器人代表了机器人领域的广泛趋势，属于能够利用传感器在人类环境中安全导航的专用机器人。它们比没有感知能力的前代工业机器人能应对更多的可变性，亚马逊的崛起正是离不开它们，而现在，这种趋势正在制造业中扎根。

与近来备受关注的人形机器人不同，制造业协作机器人显得更为“专精”。马斯克承诺特斯拉将在十年内生产一百万台Optimus机器人，并为此押上了可能价值万亿美元的薪酬方案。然而，人形机器人缺乏力量、灵巧性以及类似焊枪或砂轮这样的专用附件。开发它们的初创公司赌的是其多功能性足以弥补这些不足——或许它们早上拆箱，下午又能打包其他箱子。理论上，总有一天它们能拿起焊枪或打磨工具，但让它们足够灵巧是一个巨大的挑战。

在中美竞争中，手部技术的突破将成为决定性因素。中国已经通过海量部署和成本优势占领了市场。未来的胜负手，只能寄希望于创新生态，押注多功能人形机器人在高端制造中的颠覆潜力。

机器人和自动化确实开始助力美国制造业的回流。

Caltech Manufacturing总裁杰克·卡兰德指出，一些从未考虑在美国制造的客户，现在也开始询问如何将关键部件的生产迁回美国。他的车间专门生产用于医疗设备、车辆、科学和工业系统等的金属零件，尽管每个零件的成本可能高于中国报价，但客户选择与他合作是为了规避海外制造的一些挑战。卡兰德的工厂雇佣了80多名员工，并在短短几年内增加了六台焊接机器人和一系列其他自动化系统。他表示，在扩大员工队伍的同时，人均生产率也提高了两到四倍。

值得注意的是，卡兰德使用的机器人在最近几年也变得更加智能。它们现在集成了触觉传感器，可以验证焊接位置是否准确。他还在考虑引入具备计算机视觉的系统以获得更大灵活性。

与此同时，美国的投资者们正在押注那些尚未经过充分验证、但可能催生更强大机器人技术。总部位于湾区的Dyna Robotics公司正在开发用于制造机器人的“基础模型”，这意味着机器人是学习执行任务，而非被编程设定。

公司首席执行官高林顿表示，目前该公司的机器人能够折叠餐巾，但很快将与真实世界的工厂合作以扩展其技能。该公司宣布已从英伟达、亚马逊等投资者处筹集了1.2亿美元。这类投资正加速美国在学习型机器人领域的追赶，旨在通过AI基础模型对抗中国在硬件规模上的优势。

当然，这是一项长期布局，目前让这些学习型机器人在工业环境中达到足够的可靠性几乎是不可能的。

但这并未阻止高林顿的脚步，他希望在几年内部署它们。他坚信，一旦机器人能够通过快速演示和一些语音指令投入工作，那么，哪个国家能部署最多的机器人——而不是拥有最多的工人——哪个国家就将赢得未来。

马克·安德森的愿景正是如此：通过能源改革、监管松绑和本土人才释放，美国可将机器人革命转化为再工业化的引擎，弥合城乡分歧，并重塑全球制造业格局。

“手”背后的机器人革命

机器人“手”的进化与突破，将最终决定人形机器人能否走出实验室与限定场景，真正成为遍布工厂、仓库、医院与家庭的通用劳动力，从而深刻重塑人类社会的生产与生活图景。在中美博弈的背景下，这一技术竞赛将决定谁能主导下一个工业时代。

正如观察者网“年度科创人物·年度求索者”获奖者、哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院李治军教授告诉心智观察所的：人类文明的核心在于智能，若机器人或其他智能体能发展成熟，或将推动社会进入全新阶段。未来机器人可能自主制造火箭，甚至开拓宇宙文明——这将是人类未曾设想的全新世界。

但人形机器人的发展涉及复杂的链条。李治军指出，为此，政府需引导方向，资本需保持耐心，科技工作者需持续创新。如同互联网依赖海量数据，物理模型也需要更多真实世界的数据支撑。唯有全社会协同“陪跑”，这一目标才可能实现。

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