編者按： 機器人能否真正「心靈手巧」，關(guān)鍵就在這最后一厘米——靈巧手。它集機械、傳感與 AI 技術(shù)之大成，突破了傳統(tǒng)夾爪的局限，正從工業(yè)工具進(jìn)化為更具自主性的「類人智能體」。

具身智能熱潮下，靈巧手也走到了臺前。星河頻率特別策劃靈巧手系列文章，深入這場關(guān)于「觸覺」、「操控」與「創(chuàng)造」的技術(shù)革命核心。

我們將不僅關(guān)注精巧關(guān)節(jié)背后的硬核科技，更將探討技術(shù)狂熱之下關(guān)于「能力邊界」與「人機共生」的深層思考。

我們將與所有關(guān)注未來的同行者一起，共同探索那雙「靈巧之手」所能觸及的、人機協(xié)作的終極新邊界。

作者｜毛心如

沒有最卷只有更卷，拿來形容當(dāng)下百花齊放的靈巧手賽道，一點都不為過。

在剛過去的 WAIC 上，因時機器人、靈心巧手分別發(fā)布了新品 RH56F1 系列和 Linker Hand「工業(yè)大師」；在社交平臺上，傲意科技和強腦智能的靈巧手也收獲了一大波網(wǎng)友的關(guān)注。

靈巧手，作為決定機器人作業(yè)上限的關(guān)鍵部件，同時也是人形機器人成本中占比約 20% 的核心組件，徹底站到了聚光燈下。當(dāng)下，靈巧手賽道不僅在技術(shù)路線上多種技術(shù)路線并存，在手的形態(tài)上也并沒有走上一條標(biāo)準(zhǔn)化道路。

不可忽視的是，三指、四指、五指靈巧手都已邁進(jìn)了商業(yè)化道路。

三指：從夾爪到靈巧手的躍遷

三指靈巧手并不是五指手的簡化版，而是針對特定需求優(yōu)化的獨立形態(tài)，體現(xiàn)的是「夠用就好」的實用主義。

從平面空間角度看，三點才能形成一個平面，所以對于靈巧手這個概念而言，三指才是入門形態(tài)，兩指只能叫做夾爪。

從生物力學(xué)角度看，人手雖然有五指，但 80% 的日常抓取任務(wù)都是由拇指、食指和中指這三根手指協(xié)同完成。

這就催生了一個理念，叫「功能三指」，即通過合理布局三指的空間關(guān)系，可復(fù)現(xiàn)人手的關(guān)鍵操作能力。

從工程角度看，三指靈巧手有很明顯的優(yōu)勢：

降低成本：驅(qū)動單元減少 50% 以上，傳動、控制、傳感系統(tǒng)同步簡化；

控制簡化：自由度減少顯著降低運動規(guī)劃、力控制算法的復(fù)雜度；

可靠性增加：更少的活動部件意味著更低的故障率和更長的使用壽命。

其設(shè)計理念是用最小的機械復(fù)雜度和最低的成本，最大化覆蓋核心應(yīng)用場景的操作能力。

通過優(yōu)化指型布局和賦予拇指關(guān)鍵自由度，三指靈巧手能高效完成精密抓取、強力抓取及部分手中操作，如轉(zhuǎn)動物體。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)等機構(gòu)的研究也證明，合理設(shè)計的三指結(jié)構(gòu)在抓取空間覆蓋和穩(wěn)定性上能滿足絕大多數(shù)任務(wù)需求。

研究還特別指出，在傳感器部分失效的「退化狀態(tài)」下，三指結(jié)構(gòu)因其簡潔性，穩(wěn)定性恢復(fù)算法更易實現(xiàn)且高效。

1974 年，日本電工實驗室研發(fā)的一款靈巧手 Okada，被視為早期靈巧手的典型代表。這款靈巧手就是三指設(shè)計，擁有 11 個自由度，可以進(jìn)行連續(xù)平滑的抓取運動。

目前，國內(nèi)三指靈巧手有 3 款代表產(chǎn)品，分別是靈巧智能的 DexHand 021S，宇樹的 Dex3-1 和大象機器人的 myGripper H100。

靈巧智能 DexHand021 S 是一款千元級三指靈巧手，售價 9600 元，適用于教育、農(nóng)業(yè)、服務(wù)等場景。

這款靈巧手擁有 8 個自由度，重 620g，采用剛?cè)狁詈蟼鲃蛹夹g(shù)，即齒輪、腱繩、連桿三模傳動，通過特殊編織的柔性繩索，加上視觸伺服聯(lián)動，實現(xiàn)了力度自適應(yīng)抓握。

DexHand021 S 擁有 20 萬次壽命，其易維護設(shè)計，適用于工業(yè)產(chǎn)線、物流分揀以及農(nóng)業(yè)采摘等場景。

通過模塊化設(shè)計+多模態(tài)數(shù)據(jù)接口，結(jié)合低成本，能有效助力抓取與 AI 模型研究。

雖然宇樹科技的 G1 經(jīng)常戴著一副「黑手套」亮相表演，但其實 G1 在室內(nèi)場景的操作展示大多用的都是三指靈巧手。

作為一家以硬件自研為核心競爭力的人形機器人公司，宇樹同樣涉足了靈巧手研發(fā)配合自家機器人，目前已經(jīng)推出了三指靈巧手 Dex3-1 和五指靈巧手 Dex5-1。

其中，三指靈巧手 Dex3-1 重 710g，擁有 7 個自由度和 7 個運動關(guān)節(jié)，最大負(fù)載 500g。單手配備 33 個觸覺傳感器，能實現(xiàn) 10g-2500g 的精確力感知。

myGripper H100 是大象機器人為機器人科研、教學(xué)、商用等應(yīng)用場景開發(fā)的三指靈巧手。

擁有 6 個自由度，自重約 700g，最大負(fù)載 500g，能夠模擬人類手指握、捏、擰、拉、推、按、抓、提等 8 種自然動作。

配備 10 檔可調(diào)力矩設(shè)計，支持 0-500 克以內(nèi)的負(fù)載調(diào)節(jié)，具有 0-150mm 握持范圍，60°/s 單關(guān)節(jié)運動速度，售價 6999 元。

從參數(shù)上看，這三款靈巧手都存在質(zhì)量較重的缺點，但在適配場景中，其性能都符合「功能導(dǎo)向」和「工程最優(yōu)」的特點。

三指靈巧手跳出了對「完全擬人」的執(zhí)著，構(gòu)建了「成本-控制復(fù)雜度-可靠性-功能覆蓋」的最佳平衡點。

四指：三指和五指的中間態(tài)

四指靈巧手最早可以溯源到 1998 年，由德國宇航中心推出的 DLR hand I，每個手指包括 4 個關(guān)節(jié)和 3 個自由度，每根手指都具有近 30 個傳感器，是當(dāng)時世界上最復(fù)雜、集成度最高的靈巧手。

后續(xù)德國宇航中心推出了多款四指靈巧手，例如 DLR hand II、DLR-HIT hand 、Dexhand 和 Spacehand。

其靈巧手最初是為國際空間站設(shè)計，用于執(zhí)行艙外操作任務(wù)，如移除絕緣層蓋、使用螺絲刀等工具。在超低溫、強輻射、高真空等太空環(huán)境中，機器人靈巧手能替代宇航員完成高風(fēng)險作業(yè)。

在此之前，無論是日本電工實驗室還是美國斯坦福大學(xué)研發(fā)設(shè)計的靈巧手都是三指結(jié)構(gòu)，雖然三指方案因為驅(qū)動單元少、控制算法簡單占據(jù)優(yōu)勢，但四指方案在功能覆蓋與仿生效率上較三指有不可替代性：

功能完整性：四指結(jié)構(gòu)支持復(fù)雜組合操作，如「撕標(biāo)簽+掃碼」，三指方案難以實現(xiàn)；

容錯冗余：單指故障時仍能保留至少 30% 操作能力，三指方案容錯率趨近于零；

成本效率：相比五指手節(jié)省 20% 硬件成本，比三指手多 40% 功能覆蓋；

結(jié)構(gòu)優(yōu)化：人類手掌部分的 21 個自由度中，小指貢獻(xiàn)率<5%，去除后對多數(shù)任務(wù)無影響，但可以簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計。

在學(xué)術(shù)層面上，哈工大劉宏團隊通過實驗證明，四指手可完成鋼琴演奏、雞蛋抓取等需要觸覺反饋的高精度任務(wù)，其研發(fā)產(chǎn)品在溫度與力覺傳感能力能甚至超越人手。

深圳市人工智能與機器人研究院常務(wù)副院長丁寧也認(rèn)為，機器人的手不一定非要跟人手一樣是五個手指，三指就能滿足執(zhí)行任務(wù)的需求了，多一指用來做備份。

當(dāng)前，市場最具代表性的四指靈巧手產(chǎn)品是帕西尼科技推出的 DexH13 與 DexH5。其中 DexH13 是全球首款多維觸覺+AI 視覺靈巧手。

事實上，帕西尼原本采用的也是五指設(shè)計，因為發(fā)現(xiàn) 85% 的場景僅需四指就能完成，而減少一指可以直接降低 20% 硬件成本，所以轉(zhuǎn)向了四指設(shè)計。

帕西尼是國內(nèi)為數(shù)不多擁有高精度多維觸覺傳感器自主可控核心技術(shù)的企業(yè)，其核心技術(shù)是基于 6D 霍爾陣列式觸覺傳感器，目前構(gòu)建了從「核心傳感器-靈巧手-人形機器人」的全棧式產(chǎn)品矩陣。

DexH13 是其推出的第二代靈巧手，核心技術(shù)點在高密度觸覺感知系統(tǒng)。擁有 16 個自由度，最大負(fù)載 5kg，壽命達(dá) 100 萬次。

單手集成 1140 個 ITPU 傳感器，可同步解析壓力、摩擦力、表面紋理、溫度等 15 種物理參數(shù)，達(dá)到全量程 0.01N 高精度測量，同時配備 800 萬像素的高清 AI 手眼相機，可以精準(zhǔn)捕捉各類物體，售價 9.8 萬元。

DexH5 則是 9 個自由度，最大負(fù)載 4kg，單手集成 528 個 ITPU 傳感器，擁有 0.1N 力控精度，較第二代更為輕量化。

搭載 DexH13 靈巧手的，帕西尼自研輪式機器人 TORA-ONE 已實現(xiàn)在醫(yī)院場景里輔助醫(yī)生進(jìn)行精細(xì)的外科手術(shù)，在工廠里進(jìn)行高精度的配件組裝等任務(wù)。

五指：擬人化的普適性選擇

靈巧手，本質(zhì)上是人類對機械「擬人化」與「功能化」平衡化的產(chǎn)物。人作為物理世界的主人，雙手已經(jīng)過百萬年的進(jìn)化，五指的骨骼-肌腱-神經(jīng)協(xié)同模式在靈活性、負(fù)載效率與能耗之間已經(jīng)達(dá)到平衡。

出于模擬人類手部的靈活性與感知能力，使機器人能夠完成復(fù)雜操作任務(wù)的初衷，大多靈巧手都選擇了對標(biāo)人手進(jìn)行五指設(shè)計，可以避免重新設(shè)計驗證的試錯成本。

從功能適配性來看，人手擁有 21 個自由度，重量僅約 0.4 千克，卻承擔(dān)了全身 54% 的運動功能，可實現(xiàn)如精細(xì)抓握、工具操作等。五指結(jié)構(gòu)支持「全向?qū)χ缚臻g」，能實現(xiàn)抓、捏、擰、提等多樣化動作，覆蓋了 99% 的日常操作需求。

從結(jié)構(gòu)設(shè)計看，三指靈巧手在特定場景下具有成本或結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，但在操作多樣性和適應(yīng)性方面存在局限，四指結(jié)構(gòu)在功能上雖已更接近人手，但難以完全復(fù)現(xiàn)拇指的對掌功能。

這種功能缺失在需要精細(xì)操作或工具使用的場景中尤為明顯，五指結(jié)構(gòu)相對而言，在功能完備性上具有優(yōu)勢，而且五指結(jié)構(gòu)可以給到觸覺、力覺、溫度傳感器更多的設(shè)計空間。

不同于工業(yè)機械臂的固定軌跡作業(yè)，靈巧手需在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中自適應(yīng)物體形狀。五指的分布式接觸點可形成力封閉抓取，即使單指脫離接觸也能保持穩(wěn)定握持。

此外，從人機交互角度看，五指形態(tài)符合人類對「手」的認(rèn)知框架，利于建立認(rèn)同感和情感信任。

目前國內(nèi)五指靈巧手玩家呈現(xiàn)多元化格局，各家采取的方案不一，目前尚未形成技術(shù)收斂態(tài)勢。采用電機直驅(qū)、連桿傳動和腱繩傳動這三種方案的，目前都有比較成熟的產(chǎn)品。

星動紀(jì)元的 XHAND1 采用的是電機直驅(qū)方案，擁有 12 個自由度，最大負(fù)載 25kg，采用的是全自研的一體化關(guān)節(jié)模組。

XHAND1 五個指尖均配有陣列式高精度高分辨率觸覺傳感器，最小分辨率為 0.05N，擁有接觸覺、滑動感知、溫度感知等。

其最新發(fā)布的全尺寸雙足人形機器人 L7，搭載 XHAND1 實現(xiàn)了調(diào)酒、分揀、掃碼、搬運、裝配等作業(yè)能力。

采用連桿方案的代表廠商是因時機器人，在剛結(jié)束的 WAIC 上，其發(fā)布了第五代產(chǎn)品 RH56F1 系列仿人五指靈巧手，定位是「更懂機器人的靈巧手」。

這款靈巧手具備 30kg 靜態(tài)載荷能力和 15N 指尖抓握力，采用自研隱秘式內(nèi)走線方案，解決了傳統(tǒng)靈巧手線纜外露導(dǎo)致的易磨損、易干涉的問題，提升了整機壽命。

RH56F1 系列靈巧手還集成了觸覺、力、位置和溫度四大類共 24 組傳感器，實現(xiàn)多模態(tài)融合感知。此前，因時機器人已經(jīng)推出了 RH56BFX、 RH56DFX、RH56E2 等系列靈巧手。

值得一提的是，2024 年因時靈巧手出貨接近 2000 臺，2025 年上半年，銷量已突破 4000 臺，目前穩(wěn)居國內(nèi)靈巧手出貨龍頭，其今年目標(biāo)沖刺萬臺出貨量。

而國內(nèi)采用腱繩方案的，除了前面提到的靈巧智能，另一家代表性廠商就是靈心巧手，是國內(nèi)唯一能同時量產(chǎn)直驅(qū)/連桿/腱繩三種傳動結(jié)構(gòu)靈巧手的廠商。

其代表性產(chǎn)品是用腱繩+連桿的高自由度靈巧手，科研版 Linker Hand L30，擁有 42 個自由度，售價 9.9 萬元。

其每根手指都能獨立實現(xiàn) 9 個自由度的運動控制，并配備 360 度自由旋轉(zhuǎn)的全驅(qū)設(shè)計。不僅能完成轉(zhuǎn)筆、盤核桃等高難度動作，還有超越人類手指極限的 5kg 負(fù)載能力。

據(jù)透露，靈心巧手目前今年預(yù)計出貨量約為 5000 臺，出貨量位居行業(yè)前列。

沒有一種形態(tài)是完美的終極答案，關(guān)鍵在于匹配場景需求。

從追求「形似」的三指方案，到兼顧冗余與覆蓋的四指方案，再到力求「神似」的五指方案，靈巧手的發(fā)展路徑清晰地映射出一條技術(shù)理性與場景需求深度耦合的軌跡。

但無論選擇哪種方案，其終極目標(biāo)都指向同一個方向：讓機器之「手」真正融入物理世界，高效、可靠地完成人類賦予的使命。

       原文標(biāo)題 : 靈巧手該有幾根手指，這題真沒標(biāo)準(zhǔn)答案