文 | 一財(cái)商學(xué)院

最近，靈巧手火了。

一個(gè)月內(nèi)，靈心巧手、帕西尼等多家靈巧手相關(guān)公司完成過億、數(shù)千萬元融資，熱度不小于人形機(jī)器人。

之前一財(cái)商學(xué)通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)：84.6%的消費(fèi)者最希望人形機(jī)器人能在家庭服務(wù)（如做家務(wù)、搬東西、輔導(dǎo)孩子等）和養(yǎng)老服務(wù)（如照顧老人、醫(yī)療護(hù)理等）的生活服務(wù)場(chǎng)景中使用。

而要想機(jī)器人能真正幫人干活，除了泛化能力，最關(guān)鍵的就是得有一雙靈巧的機(jī)械手。

作為機(jī)器人的末端執(zhí)行器，理想的靈巧手需要具備負(fù)載能力、運(yùn)動(dòng)能力、控制能力和感知能力等等，才能夠在真實(shí)的生活場(chǎng)景執(zhí)行復(fù)雜且精細(xì)的任務(wù)。

現(xiàn)在的靈巧手做到什么程度了？

打開社交平臺(tái)，搜索“靈巧手”，就能看到各式各樣的靈巧手在花式“炫技”。

抓取物品、比耶都是基本操作，最新迭代的靈巧手能拿雞蛋、盤球，甚至彈鋼琴、玩魔方......

Linker Hand系列靈巧手

看到這兒，您估計(jì)會(huì)跟我一樣感嘆——世界已經(jīng)發(fā)展成這樣了？！那機(jī)器人豈不是馬上就能幫我做家務(wù)了？

本期“怪東西”，我們一起來看看“靈巧手”都在整啥活。

01 抓雞蛋、盤核桃，只是靈巧手的“入門考”

不知道從啥時(shí)候起，拿雞蛋、盤核桃成了機(jī)器人企業(yè)“秀肌肉”的必備操作。

特斯拉人形機(jī)器人Optimus二代在官宣視頻中展示“取蛋-傳蛋-放蛋”的完整過程，僅耗時(shí)約10秒；英偉達(dá)展示智能體Eureka加持下的機(jī)械手能完成快速轉(zhuǎn)筆、盤球、打開抽屜和柜子等三十多個(gè)復(fù)雜任務(wù)。

智能體Eureka加持下的機(jī)械手

現(xiàn)在的靈巧手真這么神了嗎？一財(cái)商學(xué)盤點(diǎn)了市面上靈巧手產(chǎn)品配置，發(fā)現(xiàn)自由度、承載能力都在不斷提升。

靈巧手行業(yè)的業(yè)內(nèi)人士告訴一財(cái)商學(xué)院：最初級(jí)的靈巧手就能完成雞蛋的抓取。包括轉(zhuǎn)筆和盤球，“這在2007年前就被高校和科研院所給玩爛了”。換句話說，這些是相對(duì)成熟的技術(shù)。

那機(jī)器人公司為什么還要讓靈巧手不斷整“花活”呢？

我們先來搞清楚什么是靈巧手。

北京航天航空大學(xué)張玉茹院士在《機(jī)器人靈巧手》中給出定義：手指數(shù)要大于等于3，自由度要大于等于9，并且能夠完成一定功能的機(jī)械手，才叫做靈巧手。

定義不好理解，離消費(fèi)者也比較遠(yuǎn)，為了讓“靈巧”看起來更直觀，機(jī)器人公司不約而同地選擇了“抓雞蛋”作為展示靈巧手能力的保留項(xiàng)目。

抓雞蛋，難也不難。

一財(cái)商學(xué)采訪了國(guó)內(nèi)類腦智能和靈巧操作機(jī)器人的研究型企業(yè)憶海原識(shí)，創(chuàng)始人及CEO任化龍告訴我們：雞蛋作為一個(gè)相對(duì)對(duì)稱的標(biāo)準(zhǔn)物體，表面非常規(guī)則，是一個(gè)連續(xù)曲面。三個(gè)指頭、九個(gè)點(diǎn)自由度就夠用了。甚至用不著靈巧手，三指爪就夠了。

實(shí)際上，過去20年出現(xiàn)了多款歷經(jīng)迭代的靈巧手：20世紀(jì)末德國(guó)宇航中心研制成功的DLR-Ⅱ靈巧手（如圖f）、20世紀(jì)80年代北京航空航天大學(xué)的BH系列（如圖h）和浙江工業(yè)大學(xué)研發(fā)的氣動(dòng)柔性靈巧手（如圖i）。早在上世紀(jì)，低自由度的靈巧手就已經(jīng)能抓握類似雞蛋的物體。

圖源：《機(jī)器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)》蔡世波等

形狀這塊兒好辦，那雞蛋怎么抓才不容易碎？是不是得先分清生和熟？

靈巧手工業(yè)設(shè)計(jì)師in（化名）告訴一財(cái)商學(xué)，通過觸覺傳感器和力學(xué)控制，分清生熟是很容易實(shí)現(xiàn)的。

“靈巧手的抓取部分帶有觸覺傳感器陣列，觸碰到雞蛋后，傳感器受到擠壓會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)變化，這個(gè)變化通過信號(hào)處理和事先訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠反饋給系統(tǒng)抓取物體的特征，包括形狀、硬度等等，通過逐步施加更大的力，系統(tǒng)會(huì)得到進(jìn)一步的反饋信息，通過這些信息就能夠分辨生雞蛋和熟雞蛋。

要完成更復(fù)雜的動(dòng)作，分清生熟還不夠，還得靠更多、更靈敏的傳感器。

墨現(xiàn)科技作為專注于薄膜式觸覺傳感器的高科技企業(yè)，目前“電子皮膚”（薄膜式觸覺傳感器）已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)整體包覆，包括手掌、手背以及復(fù)雜的關(guān)節(jié)部位，同時(shí)在整只手上布置超過1000個(gè)感應(yīng)點(diǎn)。

市場(chǎng)負(fù)責(zé)人王鑫告訴我們，墨現(xiàn)科技的“電子皮膚”最小觸發(fā)力度僅為5g，響應(yīng)率為500赫茲，每2毫秒傳輸一次信號(hào)。

這意味著：別說雞蛋，就算一只蜜蜂停留在靈巧手上也能被感知。

有了整體包覆的觸覺傳感器，靈巧手的感知能力大幅提升，更加向人手靠近。

因此，靈巧手也可以做到比拿雞蛋更復(fù)雜的動(dòng)作。比如說，抓著雞蛋轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，就像盤核桃那樣。

這不僅需要豐富的現(xiàn)實(shí)交互數(shù)據(jù)，還需要找到精確協(xié)調(diào)的發(fā)力動(dòng)作（如下圖）。因?yàn)槭种皋D(zhuǎn)動(dòng)球體的過程中會(huì)出現(xiàn)很多難以預(yù)設(shè)的交互——2019年，伯克利人工智能實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的博客中明確寫到。并在實(shí)驗(yàn)中提出深度動(dòng)力學(xué)模型（PDDM），讓機(jī)械手只用4個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)就學(xué)會(huì)了盤“核桃”。

帶有深度動(dòng)力學(xué)模型（PDDM）的機(jī)械手在盤“核桃”

可以看出，“盤核桃”這事兒本身并不難。隨著軟件算法不斷增強(qiáng)，機(jī)械手學(xué)會(huì)“盤核桃”的時(shí)間會(huì)越來越短，動(dòng)作也會(huì)更加靈活。未來一定也將學(xué)會(huì)編頭發(fā)、扣紐扣、系鞋帶，只是時(shí)間問題。

02 日常生活才是靈巧手的“資格賽”

拿雞蛋、盤核桃、轉(zhuǎn)筆都難不倒靈巧手，那靈巧手已經(jīng)無所不能了嗎？

實(shí)際上，日常生活中我們以為簡(jiǎn)單的動(dòng)作，對(duì)機(jī)器人來說難度更大。

任化龍告訴我們：真實(shí)場(chǎng)景里客觀存在的問題才能解釋靈巧手的技術(shù)復(fù)雜度。比如看似簡(jiǎn)單的動(dòng)作——“開冰箱門”反倒可以檢驗(yàn)靈巧手的好壞。

連球都能玩轉(zhuǎn)，為啥門卻打不開？開冰箱門不是很簡(jiǎn)單的一件事嗎？

其實(shí)不是。

首先是力的沖擊。冰箱之所以能夠密封，靠的是內(nèi)部磁吸的力量。在拉動(dòng)冰箱門的時(shí)候需要很大的力，但剛一拉開，這個(gè)力量就突然泄下（如圖）。

開冰箱門“力”的示意圖

類似的情況還有，靈巧手接住拋過來的物體、模擬廚師顛勺......這種力的沖擊有可能導(dǎo)致靈巧手里的傳動(dòng)器卡死，甚至電機(jī)損壞。這也是為什么靈巧手還遲遲沒有進(jìn)入日常生活，幫我們做飯洗碗。

其次就是前文提到的——適應(yīng)復(fù)雜物體的能力。

就拿門把手來說，每個(gè)冰箱的門把手都不一樣，這對(duì)靈巧手適應(yīng)不同復(fù)雜曲面的能力要求可以說是極高的。

這一過程需要用到腕掌關(guān)節(jié)，也就是無名指、小指和腕部的交接部位。

人體手掌結(jié)構(gòu)圖

腕掌關(guān)節(jié)對(duì)抓握復(fù)雜曲面物體極其重要。有沒有提升這環(huán)節(jié)的自由度、以及自由度軸線位置的設(shè)計(jì)是否合理，是評(píng)價(jià)一個(gè)靈巧手的重要標(biāo)準(zhǔn)。

此外，人類的腕掌關(guān)節(jié)還有一個(gè)重要功能——對(duì)指動(dòng)作。這是人手的獨(dú)特能力，通過拇指與小指和無名指的對(duì)指，能實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的抓握。猴子的手就無法完成這樣的動(dòng)作，因?yàn)樗鼈兊氖终剖瞧秸?，沒有腕掌關(guān)節(jié)，只能抓取類似樹枝等簡(jiǎn)單物體。

從最開始的三指夾爪到多指多關(guān)節(jié)，再到如今的腕掌關(guān)節(jié)，靈巧手對(duì)人手的模擬越來越精細(xì)，靈敏度越來越高。

如果說雙足機(jī)器人的人形與類人形之爭(zhēng)尚待考量——畢竟對(duì)機(jī)器人下半身的要求只有穩(wěn)和能移動(dòng)，很多時(shí)候輪式或者履帶式就能解決問題。

但任化龍告訴一財(cái)商學(xué)：機(jī)器人的手必須仿生，這一點(diǎn)是無可爭(zhēng)議的。

因?yàn)闊o論是 C 端還是 B 端應(yīng)用，大部分任務(wù)的解決都集中在手上。只有無限像人，才能適應(yīng)真實(shí)的生活環(huán)境，完成復(fù)雜的任務(wù)。

但是人的身體過于復(fù)雜，以神經(jīng)末梢的致密排布為例，光是RA1系列的神經(jīng)末梢在人的指尖每平方厘米就有150個(gè)（如圖）。這只是指尖，還沒包括手掌。

人類皮下的神經(jīng)末梢分布

前面提到靈巧手上超1000個(gè)感應(yīng)點(diǎn)和人手比起來可以說是小巫見大巫。只能說，在仿生道路上，靈巧手的探索道阻且長(zhǎng)。

03 推開家門，還得靠靈巧手

順利打開冰箱門能一定程度上證明靈巧手技術(shù)過關(guān)，而要推開家門，把機(jī)器人帶進(jìn)家庭市場(chǎng)，才是靈巧手的真本事。

不夸張地說，如果沒有靈巧手，機(jī)器人就是一個(gè)機(jī)械大玩具，暫時(shí)不具備生活場(chǎng)景中的實(shí)用價(jià)值。

因?yàn)榧彝?chǎng)景中存在大量多類、多性質(zhì)的物品，如易碎的玻璃器皿、褶皺的衣物、散落的玩具......這些物品的形狀、尺寸、顏色和質(zhì)地都具有不可預(yù)測(cè)性。

這就意味著，機(jī)器人沒法按照預(yù)設(shè)程序執(zhí)行任務(wù)，而是需要讓“大腦”具備“常識(shí)”，再使用靈巧手完成操作。

裝有靈巧手的機(jī)器人能夠進(jìn)一步感知周圍環(huán)境，從而幫助機(jī)器人“大腦”自主學(xué)習(xí)和決策，最后進(jìn)行復(fù)雜且精密的操作，具備隨機(jī)應(yīng)變的能力。

可以看出，家用場(chǎng)景對(duì)靈巧手的要求是“變態(tài)級(jí)”的。光是一只手上傳感器的數(shù)量——位置感知覺有20-30個(gè)（純位置檢測(cè)），力檢測(cè)又要幾十個(gè)，再算上觸覺......要想實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的手部動(dòng)作，少說也得上百個(gè)。

這也是為什么大多靈巧手選擇先落地重工業(yè)，再逐漸向輕工業(yè)發(fā)展，最后才考慮進(jìn)入生活服務(wù)領(lǐng)域。

那么靈巧手現(xiàn)在卡在哪里了？

多位靈巧手行業(yè)從業(yè)者告訴一財(cái)商學(xué)，靈巧手真正的難點(diǎn)在于對(duì)人手和對(duì)人體科學(xué)的理解，每一根骨頭以及上面皮膚，包括神經(jīng)末梢分布都有其作用，而目前靈巧手的仿生還有很長(zhǎng)的路要走。

“最關(guān)鍵的點(diǎn)，就是仿生。如果這一點(diǎn)沒做好，盲目提高量產(chǎn)或者單純?cè)黾涌煽啃裕銜?huì)發(fā)現(xiàn)解決不了問題?！比位埍硎?。

那么再進(jìn)一步，假設(shè)未來靈巧手仿生水平與人手相當(dāng)了，機(jī)器人配得起嗎？我們就能用得上嗎？

從近幾年靈巧手價(jià)格看，“摩爾定律”已經(jīng)在生效了。

2007年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和德國(guó)宇航中心合作研制出的HIT/DLR 靈巧手售價(jià)在 90 萬元人民幣以上；

2014年，德國(guó) SCHUNK 公司對(duì)外發(fā)布五指伺服電動(dòng)機(jī)械抓手 SVH，報(bào)價(jià)超60 萬元人民幣；

2024年，國(guó)內(nèi)靈心巧手推出的Linker Hand 客單價(jià)在5萬元左右，不到”元老級(jí)“靈巧手的十分之一；

2025年3月，靈心巧手發(fā)布的入門級(jí)產(chǎn)品Linker Hand O7，售價(jià)8800元，將靈巧手的價(jià)格打到萬元以下；

2025年5月，慧靈科技發(fā)布eHand-6靈巧手，價(jià)格低至2999元。

對(duì)于價(jià)格，任化龍表示，靈巧手這一環(huán)節(jié)的成本跟技術(shù)復(fù)雜度、市場(chǎng)規(guī)模和推廣都有關(guān)系。“不是說技術(shù)越復(fù)雜，成本一定就越高。還要看現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化走到了哪一個(gè)周期，以及當(dāng)前周期的量產(chǎn)程度和市場(chǎng)推廣的規(guī)模，然后再去看價(jià)格。”

未來隨著技術(shù)水平逐漸提升，一些新的市場(chǎng)會(huì)逐漸被打開，產(chǎn)品也趨向于穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)化。量到足夠多以后，價(jià)格也會(huì)隨之降低。

這一點(diǎn)在靈巧手的關(guān)鍵配件——觸覺傳感器上，已經(jīng)得到了驗(yàn)證。

目前，墨現(xiàn)科技為每只靈巧手提供的“電子皮膚”觸覺解決方案價(jià)格大約是1000元。

市場(chǎng)負(fù)責(zé)人王鑫表示，目前墨現(xiàn)科技的“電子皮膚”解決方案在智能家居、消費(fèi)類用品等領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，累計(jì)出貨量達(dá)百萬級(jí)。在自適應(yīng)枕頭、柔性樂器、成人用品等產(chǎn)品上應(yīng)用廣泛。盡管靈巧手和人形機(jī)器人客戶的訂單量還是公司一個(gè)較小的分支，但是增速非?？臁！斑@個(gè)行業(yè)基本上都是成倍的增長(zhǎng)。我們?nèi)ツ隀C(jī)器人這塊一共有幾十萬，今年可能就會(huì)達(dá)到幾百萬?！卑凑账念A(yù)估，未來一個(gè)機(jī)器人的手部傳感器也就多幾百塊錢，甚至還能更低。

或許，量產(chǎn)鋪路下，未來靈巧手的應(yīng)用也能觸手可及。

參考資料：

《機(jī)器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)》蔡世波等

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