灵巧手，人形机器人的“最后一厘米”

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星河频率

2025-05-24 11:07星河频率官方账号

AI划重点 · 全文约3715字，阅读需11分钟

1.人形机器人灵巧手技术成为关键突破点，两家公司傲意科技和星际光年近期获得融资。

2.资本市场对灵巧手领域表现出兴趣，尽管共识尚未达成，但看好其发展前景。

3.目前，国内已有近十家做灵巧手本体的公司走上商业化道路，被称为国产灵巧手四小龙。

4.然而，灵巧手研发仍面临硬件设计、算法挑战、量产瓶颈和成本控制等痛点。

5.未来，灵巧手技术实现「手脑协同」时，人形机器人将更贴近人类生活。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

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作者｜毛心如
编辑｜白雪
机器人一定要做人形吗？
黄仁勋说，人形机器人很可能是唯一可行的机器人。
深圳市人工智能与机器人研究院常务副院长丁宁认为，在我们的工业体系里，想把一件事做成，首先需要有个对标对象。
以人类作为对标，大家就能迅速地形成共识，集中精力把各项功能发展起来。
维他动力联合创始人赵哲伦认为，对人形机器人的讨论最后还是会落到通用，在一些工业化场景下，轮式机器人的运动作业效率会更高。
猎豹移动董事长傅盛认为，做人形是人对自己的一种「自恋」，机器人的形态不一定要像人。
「是否要做人形」并没有达成共识，但有一个共识是，机器人需要有强作业能力，都需要一双能完成精细操作的手来完成各项作业。
因此，人形机器人的快速发展中，灵巧手技术是关键突破点。
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两家灵巧手公司一周内相继获得融资
今年，资本市场频频加码机器人。
据不完全统计，今年机器人领域融资已有近 80 起，其中以灵巧手或末端执行器为核心业务的企业融资事件有 8 起，占比约 10%。
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在融资热潮中，资本市场对专攻灵巧手领域的企业却表现得有点「兴致缺缺」。
其中的关键就是，「是否一定要做三到五指灵巧手」这个共识还未达成。
在大部分机器人功能演示中我们能看见，有些机器人展现了借用灵巧手的作业能力，但有些机器人还是使用两指夹爪完成相应的作业。
众所周知，三个点即可确定一个平面，所以机器人要实现精细操作，至少需要三指结构。
虽然投资圈内对灵巧手的观点存在着分化，但也没有影响对其看好的资本积极下注。
今年 5 月，两家做灵巧手的科技公司傲意科技、星际光年分别完成了近亿元的 B++轮融资和数千万元的天使轮和天使+轮融资，给灵巧手融资市场带来了一波热度。
5 月 13 日，傲意科技迎来新一轮融资。
本轮融资资金将重点用于加速灵巧手技术领域的持续研发突破，推动新一代灵巧手产品上市进程，并加速手指关节外骨骼机器人的上市进度。
同时，傲意科技将建立国际领先的标准化生产体系，优化生产流程，实现年产能 100% 增长。
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傲意科技灵巧手 ROH-A001
傲意科技是国内最早专注在手型机器人研究的团队，已经拥有批量生产经验和批量交付能力，而且成功推动手型机器人在各个场景的落地，是现在国内灵巧手的第一梯队玩家。
目前，傲意科技正在研发新一代灵巧手 ROH-AP001，该产品将具备触觉、压力等感知能力，预计近期将正式推出市场。
与傲意科技这个「资深玩家」不同，星际光年是一个初出茅庐的新星。
星际光年成立于 2024 年，其创始人位德浩是位「95 后」，毕业于清华大学，曾任字节跳动 AI Lab 机器人学习算法工程师，该公司首席科学家是香港大学教授罗平。
此次天使轮和天使+轮融资将用于加速产品研发升级，扩大团队规模，加速场景落地。
5 月 14 日刚宣布完成融资的星际光年，在 16 号就迎来了新品发布会。
在发布会上，星际光年推出了家族产品——轻量化驱手分离绳驱灵巧手「轻羽 15」Pantheon Hand 01 、微型驱控一体关节模组 JA106-25Q1 以及高维触觉感知阵列式触觉传感器 MGTS01-25Q1。
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同时，星际光年将搭建基于微型驱控一体关节模组搭建的开源两指、三指、五指灵巧手，并全部面向全球开发者及科研机构开源共享，提供从数据采集、训练、部署的一站式解决方案。
这两家公司的融资事件都标志着资本市场对于机器人产业链上游核心技术的战略布局。
在人形机器人快速发展的当下，灵巧手不仅是控制机器人整机成本的重要一环，更决定着机器人作业能力的上限。
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灵巧手，机器人的「最后一厘米」
清华大学计算机系教授孙富春曾表示，机器人是自动化的「最后一公里」，而灵巧手则是机器人的「最后一厘米」。
灵巧手，是一种高度仿生设计的机器人末端执行器，其核心在于模拟人类手部的结构和功能，实现复杂物体的精细操作与交互。
其中的关键技术包括高自由度运动、多模态感知反馈、动态环境适应和传动方案四个方面。
  • 高自由度运动
严格意义上讲，人手拥有 27 个自由度，包括手掌本体的 21 个自由度，以及整只手在相对空间的 3 个平移自由度和 3 个旋转自由度。
人类单手的结构很复杂，由骨骼、肌肉和韧带协同实现精细操作，而灵巧手则是通过模块化设计实现复杂功能的平衡。
虽然现在大多灵巧手的自由度不能来到人手的自由度，但像灵心巧手的 Linker Hand 灵巧手系列已经做到了 Pro 版 20 个主动自由度，工业版 25-30 个自由度，科研版 42 个自由度。
这里需要提一个很容易忽略的点，现在有些公司宣传的自由度，是主动自由度和被动自由度加在一起的数量。
主动自由度需要电机、腱绳或连杆等驱动装置通过外部能源提供动力，被动自由度依靠机械结构被动响应外力。
考验驱动方案以及决定作业能力的是主动自由度。
因时机器人 CMO 房海南表示：「从自由度的原始定义来讲的话，不太存在被动的概念。」
  • 多模态感知反馈
感知系统是灵巧手实现「智能操作」的神经中枢，具体包括传感器和感知方法两个方面。
根据传感器的布局差异，可以分成灵巧手内部感知传感器和外部感知传感器。它们为机械手提供了丰富的信息，包括姿态、物体的接触信息和环境的物理信息。
内部感知传感器用于反馈机械手自身的位置或力等状态信息，外部传感器是机器人获取周围环境信息的必要部件。
感知方法是指对感知信息进行处理以完成灵巧操作任务。
为了对物体进行操作，可以采用规划、控制和学习等不同的方法来计算机器人灵巧手的运动和控制。
相应的，感知方法可以分三种，分别是规划级、控制级和学习级感知。
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  • 动态环境适应
灵巧手在实际应用中需要应对复杂多变的环境，最终目标是在现实世界里实现「类人直觉」。
当前有三种算法路径来达成这一目的，分别是强化学习、大模型赋能和数字孪生。
强化学习是通过仿真环境的千万次试错来优化抓取策略，OpenAI 团队曾发表过一篇论文，内容围绕通过强化学习方法，最终实现了五指灵巧手操作方块和八棱柱，解决了非学习类方法无法解决的操作问题。
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大模型赋能主要是跟运动规划结合，使机器人能理解自然语言指令并生成动作序列，像星动纪元发布的大模型 ERA-42，实现了五指灵巧手像人手一样灵活地使用各种工具完成上百种灵巧复杂操作任务。
数字孪生是通过建立机器人和现实世界 1：1 的复制体，然后在训练模型中进行测试，再直接应用到真实世界里，实现零样本学习。
英伟达研究员曾经试过让真狗站在瑜伽球上，但是失败了，通过数字孪生，他们实现了让机器狗站在瑜伽球上。
  • 传动方案
当前有四种传动方案，分别是刚性连杆传动方案、电机直驱传动方案、腱绳传动方案以及人工肌肉传动方案。
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目前，各家在灵巧手方案上各有不同，形成了差异化竞争。
因时机器人和灵宝 CASBOT 采用连杆传动，星动纪元通过电机直驱，灵心巧手则是采用「连杆+腱绳」的双结构。
星际光年 CEO 位德浩认为，腱绳传动方案是最具潜力的传动方案。因为腱绳传动最类似于人手的肌腱结构，适合空间狭小且需要驱动自由度数量较多的场合。
目前，星际光年也正在对材料、结构和算法三者进行创新，计划做一种不一样的腱绳传动方案，能够在根本上去解决由于绳索蠕变，对精度和负载带来的各种问题。
当然，虽然现在各家公司都在「各显神通」，多模块发展技术，但灵巧手离尽善尽美还有一段距离。
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做好灵巧手，
技术突破和商业化落地双线并行
尽管灵巧手技术前景广阔，但是灵巧手研发仍然有硬件设计、算法挑战、量产瓶颈和成本控制这三个痛点。
一直以来，灵巧手的「负载能力、自由度、尺寸/重量」构成了「不可能三角」。
资料显示，灵巧手需要满足至少 9 个自由度才能实现物体任意运动控制，但高自由度带来的结构复杂程度是呈指数级上升的。
以英国公司 ShadowHand 举例，其灵巧手产品有 20 个主动自由度，这就需要 20 个微型电机驱动，导致其重量达到 4.3kg，远超人手质量，所以很难满足工业场景的轻量化需求。
因此，在这个「不可能三角」下，往往高自由度就会带来质量偏重，高负载能力多数需要牺牲自由度，而追逐轻量化，可能在自由度和负载能力上都表现一般。
在算法方面，第一个挑战就是模型和手难以适配。
一方面现阶段强化学习在仿真环境中使用低自由度夹爪训练的模型很难兼容、控制高自由度灵巧手。
另一方面，现有的灵巧手在结构上并没有统一，会出现手指关节、腕掌关节等细节设计丢失情况。
这同时也会拖累具身算法本身的发展——基于现有硬件训练出的算法，随着灵巧手仿生程度的提高而失效。
此外，当手发展到一定阶段需要采用柔性皮肤时，当前的仿真环境难以精确模拟柔性、弹性以及摩擦力等物理现象。
第二个难点就是多模态感知融合。
人类不是通过单一的感官形态来探测物体，而是通过多种感官整合信息，例如触觉、视觉、声音信息等来理解物体。
现有灵巧手多采用触觉+视觉的二元感知，但视觉、触觉、力觉数据的时空对齐仍缺乏统一框架，需要探索对不同模态信息建立统一的特征表示和关联关系。
无疑，所有的灵巧手最后都是要走上商业化的道路，而商业化产品必然要面临成本压缩与性能维持的矛盾。
目前，国内外灵巧手的价格普遍较高，在几万到几十万不等，像英国 Shadow Hand 的市场价格大概在 105 万元，国内的灵心巧手的 Linker Hand、因时机器人的 RH56DFX 系列售价在 5 万左右。
灵巧手作为人形机器人很重要的一环，其成本占整个人形机器人成本的 20%-30%，几乎仅次于身体执行部分。
在当前人形机器人都在降成本的趋势下，灵巧手也需要跨过「高性能+低成本」的关。
目前降价最主要的路径，就是通过国产可替代的方式，降低对进口产品的依赖，从零部件开始把控生产成本。
以灵巧手核心零部件微型减速电机为例，该零部件大多来自德国，价格昂贵且供货周期长，存在诸多不确定因素。
像傲意科技就选择和国内供应商合作，将价格降至国外同类产品的 1/5。
当下，国内已经有近十家做灵巧手本体的公司走上了商业化道路，其中灵巧智能、因时机器人、傲意科技和强脑科技被称为国产灵巧手四小龙。
做好灵巧手，不仅是人类在技术领域的一次大跨步，同时也是人类将生物智能转化成机器智能的重要标志。
当灵巧手真正实现「手脑协同」之时，人形机器人将不再是冰冷的工具，而会成为我们身边更加亲切的伙伴。
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