文 | 一財商學院
最近，靈巧手火了。
一個月內，靈心巧手、帕西尼等多家靈巧手相關公司完成過億、數(shù)千萬元融資，熱度不小于人形機器人。
之前一財商學通過問卷調查發(fā)現(xiàn)：84.6%的消費者最希望人形機器人能在家庭服務（如做家務、搬東西、輔導孩子等）和養(yǎng)老服務（如照顧老人、醫(yī)療護理等）的生活服務場景中使用。
而要想機器人能真正幫人干活，除了泛化能力，最關鍵的就是得有一雙靈巧的機械手。
作為機器人的末端執(zhí)行器，理想的靈巧手需要具備負載能力、運動能力、控制能力和感知能力等等，才能夠在真實的生活場景執(zhí)行復雜且精細的任務。
現(xiàn)在的靈巧手做到什么程度了？
打開社交平臺，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，您估計會跟我一樣感嘆——世界已經(jīng)發(fā)展成這樣了？！那機器人豈不是馬上就能幫我做家務了？
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”
不知道從啥時候起，拿雞蛋、盤核桃成了機器人企業(yè)“秀肌肉”的必備操作。
特斯拉人形機器人Optimus二代在官宣視頻中展示“取蛋-傳蛋-放蛋”的完整過程，僅耗時約10秒；英偉達展示智能體Eureka加持下的機械手能完成快速轉筆、盤球、打開抽屜和柜子等三十多個復雜任務。
智能體Eureka加持下的機械手
現(xiàn)在的靈巧手真這么神了嗎？一財商學盤點了市面上靈巧手產(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)內人士告訴一財商學院：最初級的靈巧手就能完成雞蛋的抓取。包括轉筆和盤球，“這在2007年前就被高校和科研院所給玩爛了”。換句話說，這些是相對成熟的技術。
那機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。
北京航天航空大學張玉茹院士在《機器人靈巧手》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械手，才叫做靈巧手。
定義不好理解，離消費者也比較遠，為了讓“靈巧”看起來更直觀，機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目。
抓雞蛋，難也不難。
一財商學采訪了國內類腦智能和靈巧操作機器人的研究型企業(yè)憶海原識，創(chuàng)始人及CEO任化龍告訴我們：雞蛋作為一個相對對稱的標準物體，表面非常規(guī)則，是一個連續(xù)曲面。三個指頭、九個點自由度就夠用了。甚至用不著靈巧手，三指爪就夠了。
實際上，過去20年出現(xiàn)了多款歷經(jīng)迭代的靈巧手：20世紀末德國宇航中心研制成功的DLR-Ⅱ靈巧手（如圖f）、20世紀80年代北京航空航天大學的BH系列（如圖h）和浙江工業(yè)大學研發(fā)的氣動柔性靈巧手（如圖i）。早在上世紀，低自由度的靈巧手就已經(jīng)能抓握類似雞蛋的物體。
圖源：《機器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(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)設計師in（化名）告訴一財商學，通過觸覺傳感器和力學控制，分清生熟是很容易實現(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，傳感器受到擠壓會產(chǎn)生電信號變化，這個變化通過信號處理和事先訓練好的機器學習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)會得到進一步的反饋信息，通過這些信息就能夠分辨生雞蛋和熟雞蛋。
要完成更復雜的動作，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)可以實現(xiàn)整體包覆，包括手掌、手背以及復雜的關節(jié)部位，同時在整只手上布置超過1000個感應點。
市場負責人王鑫告訴我們，墨現(xiàn)科技的“電子皮膚”最小觸發(fā)力度僅為5g，響應率為500赫茲，每2毫秒傳輸一次信號。
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雜的動作。比如說，抓著雞蛋轉來轉去，就像盤核桃那樣。
這不僅需要豐富的現(xiàn)實交互數(shù)據(jù)，還需要找到精確協(xié)調的發(fā)力動作（如下圖）。因為手指轉動球體的過程中會出現(xiàn)很多難以預設的交互——2019年，伯克利人工智能實驗室發(fā)布的博客中明確寫到。并在實驗中提出深度動力學模型（PDDM），讓機械手只用4個小時的數(shù)據(jù)就學會了盤“核桃”。
帶有深度動力學模型（PDDM）的機械手在盤“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，機械手學會“盤核桃”的時間會越來越短，動作也會更加靈活。未來一定也將學會編頭發(fā)、扣紐扣、系鞋帶，只是時間問題。
02 日常生活才是靈巧手的“資格賽”
拿雞蛋、盤核桃、轉筆都難不倒靈巧手，那靈巧手已經(jīng)無所不能了嗎？
實際上，日常生活中我們以為簡單的動作，對機器人來說難度更大。
任化龍告訴我們：真實場景里客觀存在的問題才能解釋靈巧手的技術復雜度。比如看似簡單的動作——“開冰箱門”反倒可以檢驗靈巧手的好壞。
連球都能玩轉，為啥門卻打不開？開冰箱門不是很簡單的一件事嗎？
其實不是。
首先是力的沖擊。冰箱之所以能夠密封，靠的是內部磁吸的力量。在拉動冰箱門的時候需要很大的力，但剛一拉開，這個力量就突然泄下（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致靈巧手里的傳動器卡死，甚至電機損壞。這也是為什么靈巧手還遲遲沒有進入日常生活，幫我們做飯洗碗。
其次就是前文提到的——適應復雜物體的能力。
就拿門把手來說，每個冰箱的門把手都不一樣，這對靈巧手適應不同復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節(jié)，也就是無名指、小指和腕部的交接部位。
人體手掌結構圖
腕掌關節(jié)對抓握復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計是否合理，是評價一個靈巧手的重要標準。
此外，人類的腕掌關節(jié)還有一個重要功能——對指動作。這是人手的獨特能力，通過拇指與小指和無名指的對指，能實現(xiàn)更加精細的抓握。猴子的手就無法完成這樣的動作，因為它們的手掌是平掌，沒有腕掌關節(jié)，只能抓取類似樹枝等簡單物體。
從最開始的三指夾爪到多指多關節(jié)，再到如今的腕掌關節(jié)，靈巧手對人手的模擬越來越精細，靈敏度越來越高。
如果說雙足機器人的人形與類人形之爭尚待考量——畢竟對機器人下半身的要求只有穩(wěn)和能移動，很多時候輪式或者履帶式就能解決問題。
但任化龍告訴一財商學：機器人的手必須仿生，這一點是無可爭議的。
因為無論是 C 端還是 B 端應用，大部分任務的解決都集中在手上。只有無限像人，才能適應真實的生活環(huán)境，完成復雜的任務。
但是人的身體過于復雜，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（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個感應點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。
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過關，而要推開家門，把機器人帶進家庭市場，才是靈巧手的真本事。
不夸張地說，如果沒有靈巧手，機器人就是一個機械大玩具，暫時不具備生活場景中的實用價值。
因為家庭場景中存在大量多類、多性質的物品，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、顏色和質地都具有不可預測性。
這就意味著，機器人沒法按照預設程序執(zhí)行任務，而是需要讓“大腦”具備“常識”，再使用靈巧手完成操作。
裝有靈巧手的機器人能夠進一步感知周圍環(huán)境，從而幫助機器人“大腦”自主學習和決策，最后進行復雜且精密的操作，具備隨機應變的能力。
可以看出，家用場景對靈巧手的要求是“變態(tài)級”的。光是一只手上傳感器的數(shù)量——位置感知覺有20-30個（純位置檢測），力檢測又要幾十個，再算上觸覺......要想實現(xiàn)精細化的手部動作，少說也得上百個。
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，最后才考慮進入生活服務領域。
那么靈巧手現(xiàn)在卡在哪里了？
多位靈巧手行業(yè)從業(yè)者告訴一財商學，靈巧手真正的難點在于對人手和對人體科學的理解，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的路要走。
“最關鍵的點，就是仿生。如果這一點沒做好，盲目提高量產(chǎn)或者單純增加可靠性，你會發(fā)現(xiàn)解決不了問題?！比位埍硎?。
那么再進一步，假設未來靈巧手仿生水平與人手相當了，機器人配得起嗎？我們就能用得上嗎？
從近幾年靈巧手價格看，“摩爾定律”已經(jīng)在生效了。
2007年，哈爾濱工業(yè)大學和德國宇航中心合作研制出的HIT/DLR 靈巧手售價在 90 萬元人民幣以上；
2014年，德國 SCHUNK 公司對外發(fā)布五指伺服電動機械抓手 SVH，報價超60 萬元人民幣；
2024年，國內靈心巧手推出的Linker Hand 客單價在5萬元左右，不到”元老級“靈巧手的十分之一；
2025年3月，靈心巧手發(fā)布的入門級產(chǎn)品Linker Hand O7，售價8800元，將靈巧手的價格打到萬元以下；
2025年5月，慧靈科技發(fā)布eHand-6靈巧手，價格低至2999元。
對于價格，任化龍表示，靈巧手這一環(huán)節(jié)的成本跟技術復雜度、市場規(guī)模和推廣都有關系?！安皇钦f技術越復雜，成本一定就越高。還要看現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化走到了哪一個周期，以及當前周期的量產(chǎn)程度和市場推廣的規(guī)模，然后再去看價格?！?/p>
未來隨著技術水平逐漸提升，一些新的市場會逐漸被打開，產(chǎn)品也趨向于穩(wěn)定、標準化。量到足夠多以后，價格也會隨之降低。
這一點在靈巧手的關鍵配件——觸覺傳感器上，已經(jīng)得到了驗證。
目前，墨現(xiàn)科技為每只靈巧手提供的“電子皮膚”觸覺解決方案價格大約是1000元。
市場負責人王鑫表示，目前墨現(xiàn)科技的“電子皮膚”解決方案在智能家居、消費類用品等領域已經(jīng)實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，累計出貨量達百萬級。在自適應枕頭、柔性樂器、成人用品等產(chǎn)品上應用廣泛。盡管靈巧手和人形機器人客戶的訂單量還是公司一個較小的分支，但是增速非常快?！斑@個行業(yè)基本上都是成倍的增長。我們去年機器人這塊一共有幾十萬，今年可能就會達到幾百萬?！卑凑账念A估，未來一個機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，未來靈巧手的應用也能觸手可及。
參考資料：
《機器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)》蔡世波等
盤核桃這么累，有條“捷徑”你走不走？ATYUN訂閱號