编者按： 机器人能否真正「心灵手巧」，关键就在这最后一厘米——灵巧手。它集机械、传感与 AI 技术之大成，突破了传统夹爪的局限，正从工业工具进化为更具自主性的「类人智能体」。具身智能热潮下，灵巧手也走到了台前。

星河频率特别策划灵巧手系列文章，深入这场关于「触觉」、「操控」与「创造」的技术革命核心。我们将不仅关注精巧关节背后的硬核科技，更将探讨技术狂热之下关于「能力边界」与「人机共生」的深层思考。

我们将与所有关注未来的同行者一起，共同探索那双「灵巧之手」所能触及的、人机协作的终极新边界。

作者｜毛心如

编辑｜白雪

灵巧手圈最近出了件 drama 的事情。

特斯拉对一位原 Optimus 团队工程师提起诉讼，指控其窃取有关「先进机器人手部传感器研发」信息，并成立竞争性初创企业。

这位工程师在离开特斯拉 6 天后就创办了机器人公司 Proception，5 个月后推出灵巧手 ProHand，有 22 个自由度，握力达 20 公斤，性能参数与特斯拉产品相近。

虽然是否「偷了技术」尚无定论，但是对于一个只有 9 个人的团队，「成立 5 个月推出灵巧手产品，15 个月将实现产品交付」，这个速度看起来还是有点疯狂的。

如此迅猛的发展，也像灵巧手赛道狂飙突进的一个缩影。作为衡量机器人作业能力上限的重要一环，随着具身智能热潮席卷而来，灵巧手赛道正迎来前所未有的爆发。

目前已经有三路玩家杀进这场百亿规模的竞争，分别是专业灵巧手厂商、机器人本体厂商以及做核心硬件可技术复用的厂商。

不仅赛道玩家日益增多，融资市场热度也同样高涨，创下灵巧手赛道种子轮融资纪录的灵心巧手，最近获得了蚂蚁集团的加码，帕西尼感知也在 50 天内拿下两轮超亿元融资。

尽管灵巧手热度持续攀升，但投资界对其是否值得押注仍存分歧。

核心原因是目前灵巧手行业的技术路线未收敛，多种技术路线并存，业内对于哪种技术路线更有优势尚无定论。

这种不确定性尤其体现在构成灵巧手核心的三大关键要素——驱动电机、传动方案和传感器上，各细分领域均呈现「百家争鸣」的探索局面。

驱动方案：灵巧手的肌肉

在灵巧手构造中，驱动方案扮演着「核心动力源」的角色，如同人类的肌肉组织为手部运动提供力量。其选择与优化直接决定了灵巧手的性能边界与产业化可能。

当前灵巧手驱动方案主要围绕四大技术路线展开：电机驱动、液压驱动、气压驱动和形状记忆合金驱动。

其中电机驱动因具备体积小、响应快、调控方便、稳定性好、精度高等综合优势，成为产业化的主流选择。

目前市面上的灵巧手主要用到的电机有三种：直流无刷电机、无框力矩电机和空心杯电机。

三者在结构完整性、核心性能侧重和应用侧重点有明显差异。

直流无刷电机保留了完整电机结构，性能强调控制精度，多用于通用工业自动化。

无框力矩电机设计特殊，仅保留核心部件，追求高扭矩密度，适配高集成度机器人。

空心杯电机则是无铁芯结构，注重响应速度与轻量化，能量转换效率普遍超 85%，聚焦动态操作场景。

作为精细操作的执行器，灵巧手有较高的动态响应需求，需要更高的功率密度，因此空心杯电机是当前灵巧手电驱方案的主要选择。

根据换向方式的不同，空心杯电机可分为有刷空心杯电机和无刷空心杯电机，有刷电机转子无铁芯，无刷电机定子无铁芯。

图为鸣志电器产品，左为有刷空心杯电机，右为无刷空心杯电机

有刷空心杯电机适用于对产品灵敏性和可靠性要求较高的行业。

无刷空心杯电机适用于需要长时间连续运行和具有较高控制要求或可靠性要求的应用场景，从发展趋势上看，未来会偏向使用无刷空心杯电机。

目前高端空心杯电机市场仍由欧洲企业主导，国内头部企业正努力推进国产替代，其中鸣志电器即为代表。

通过收购美国、瑞士的公司，鸣志电器于 2015 年开启空心杯电机的研发。

空心杯电机领域目前存在两大核心技术壁垒，分别是绕组设计及工艺和绕线设备问题。

绕组设计是决定电机能否小型化的同时保证效率和输出的关键，主流方式有直绕形、马鞍形和斜绕形，直绕形工艺比较复杂，国内外厂商多采取后两种。

行业内龙头的企业像瑞士 Maxon 采用马鞍形、德国 Faulhaber 采用斜绕形，但工艺细节均被严格保密。

鸣志电器选择最难的直绕式，并研发新型专利，弥补了该工艺原有不足。其产品性能对标海外竞品，在满足人形机器人要求下，价格至少低 1000 元。

此外，线圈绕线设备也决定了其产品的精度和效率。生产技术主要分为人工绕线、绕卷式和一次成型。目前，国内厂商多采用绕卷式，海外则主要是一次成型。

为达成产品一致性、长寿命和批量化生产，必须依赖自动化产线和先进绕线设备。

然而 Maxon、Faulhaber 的自动化生产设备是自研自制的，且不对外销售。

鸣志电器选择「迂回战术」，先引进日本设备积累工艺数据，再逐步自研，目前其采用半自动生产方式，正在追赶国外万分之五的返工率。

目前鸣志电器的空心杯电机价格在 1200-2300 元之间，较瑞士 Maxon 约 4000 元的价格已呈现国产替代趋势。据相关机构调研，大规模量产后价格有望降至千元以内。

传动方案：灵巧手的韧带和骨骼

传动系统在灵巧手中承担着动力传递与结构支撑的双重功能，就像人体的韧带连接骨骼并传递肌肉力量。

随着灵巧手向高承载、高精度方向发展，传动技术正经历从单一模式向复合系统的范式转移。

当前有四种主流传动方案，分别是刚性连杆传动、电机直驱传动、人工肌肉传动以及腱绳传动。

四种方案最核心的区别就在于如何平衡且最大化实现灵巧手「成本-系统参数-稳定性」的不可能三角，当下最主流的方式是腱绳传动方案以及「腱绳+」的复合传动方案。

事实上，早期的多指灵巧手大多采用连杆传动方案，为了能更好地平衡「不可能三角」，让传动方案做到更灵活、更省空间，腱绳传动方案应运而生。

其驱动装置多会置于小臂或者胸腔等部分，主要通过腱绳和滑轮结构进行传动，在一定程度上是对人手肌腱结构的模拟。

由于像电机、减速器等驱动装置不再置于掌内，腱绳传动方案在结构上解决了「不可能三角」，而且在理论上腱绳传动的负载和自由度的上限也都更高。

像英国的 Shadow Robot 公司推出的 Shadow 灵巧手，采用的就是腱绳传动方案，这是目前已经实现量产的成熟灵巧手产品之一，也是世界上最先进的五指机械手之一。

其灵巧手拥有 24 个关节和 20 个可单独控制的自由度，基于人手的运动方式进行设计开发，可以做出与人手类似的动作，在力的输出和灵敏度上，都跟人手很类同。

为了弥补腱绳传动方案在刚性与负载能力、精度上的不足，「腱绳+」的复合传动方案也逐渐被各大厂商应用起来。

例如特斯拉 Optimus 的第三代灵巧手用的就是「腱绳+直接传动」的方案，国内像灵心巧手采用的是「腱绳+连杆传动」的方案。

Optimus 的第三代灵巧手采用「行星齿轮箱+行星滚柱丝杠+腱绳」三级传动方案，实现高精度与柔性力控的兼容。其 22 个自由度的密度接近人手，让 Optimus 在原有屈曲、伸展动作基础上，还能做出外展、内收等精细动作。

这种刚性与柔性传动结合的混合方案，优化了负载与灵活性的平衡，提升了 Optimus 在抓取不规则物体、执行复杂装配任务时的作业效率，使其实现接网球等动态抓取和叠衬衫等复杂操作。

灵心巧手是国内唯一一家有能力同时商业化量产连杆结构和腱绳结构灵巧手的公司，其科研版 Linker Hand 采用的就是「腱绳+连杆」方案，自由度达 42 个。

连杆结构负责基础关节驱动，确保稳定性和负载能力，而腱绳结构用于指尖和指间关节，提升灵活性和拟人性。

其每根手指都能独立实现 9 个自由度的运动控制，并配备 360 度自由旋转的全驱设计。不仅能完成转笔、盘核桃等高难度动作，还有超越人类手指极限的 5kg 负载能力。

值得一提的是，电机直驱和连杆传动依托成熟的供应链以及工业领域积累的经验依然拥有高性能和可靠性，选择哪种传动方案取决于具体的应用场景。

驱动和传动方案为灵巧手搭建了内在架构，而要实现对外界的精细感知与操作，则离不开传感器，如同人类皮肤与神经系统的协同作用。

传感器：灵巧手的皮肤和神经系统

传感器系统是灵巧手实现智能操作的基础，如同人体的皮肤感知触觉、温度、压力，神经系统传递信号并作出反应。

灵巧手的传感器主要包括内部传感器和外部传感器两类。

内部传感器主要反馈灵巧手的姿态信息，包括运动传感器和力传感器，可提供灵巧手的关节角度信息、位置信息和动态信息，决定灵巧手稳定能力。

外部传感器包括接近传感器和触觉传感器，主要感知目标物体的位置、受力等信息。

力传感器用于精准捕捉旋转或非旋转机械部件上的扭转力矩，并将这些物理量转化为可被系统识别的电信号，为机器人力觉反馈提供基础数据支持。

在机器人关节部位，力传感器承担着力觉感知与量化的核心任务，其中六维力传感器凭借其最高维度的力觉解析能力，成为技术制高点与价值标杆。

工信部在 2024 年的《关于推动未来产业创新发的实施意见》中，将六维力传感器列为未来制造和智能传感的关键技术。

从技术维度来看，不同力传感器具有差异化应用场景，六维力传感器突破了一维和三维传感器的局限性，可同步解析三维空间内任意方向、任意作用点的力/力矩复合信息，这种全维度感知能力使其成为复杂交互场景的首选方案。

国内六维力传感器的代表厂商坤维科技，其产品优势在于小尺寸大量程、抗过载能力强、扭矩量程大以及可定制更高精度。

该传感器已应用于特斯拉 Optimus 的手腕处，使其能精确感知和调整交互力，完成搬运、装配等复杂任务，显著提升了任务质量和效率。

目前，国产六维力传感器已从「实验室追赶」进入「产业化替代」阶段，但高端市场突破仍需材料、算法与生态协同创新。

而让机器人能够更加精细和准确地感知和交互其周围的环境，触觉传感器是关键。

其工作原理遵循「物理信号-电信号-数字信号」的转化链路：通过柔性敏感材料捕捉接触力、温度等物理量，将其转换为电流、电压波形，经数字电路处理，最终解码为可识别的触觉数据。

触觉传感器的发展经历了三个阶段，一开始是只集中于测量指尖的力，后面演变成多阵列触觉，再到现在的多模态、多区域感知触觉。

触觉传感器包含柔性和刚性两类，刚性传感器侧重局部高精度力反馈，而柔性传感器可覆盖全身，感知压力、温度等多维信息，目前的主流是柔性触觉传感器。

根据原理不同，柔性传感器又分为电容式、电感式、压阻式等 6 种，目前压阻式相对主流。

当下灵巧手玩家里，传感器技术具有独特领先优势的是帕西尼感知和戴盟机器人。

帕西尼专注于 6D 霍尔阵列式多维触觉感知与具身智能核心技术，实现了自主可控高精度多维触觉传感器及规模量产。

其多维阵列式触觉传感器是目前唯一具备高一致性物理交互数据获取能力的柔性力学传感器。

戴盟机器人的研发核心是视触觉传感器，今年 4 月，其发布了全球首款多维高分辨率高频率视触觉传感器 DM-Tac W，它将摄像头集成至传感器内，通过超高密度感知阵列，捕捉物体接触时的形貌、纹理、软硬、滑移、按压力、切向力等多种模态信息。

此外，常被讨论的「电子皮肤」也属于柔性触觉传感器范畴，国内头部玩家包括汉威科技、福莱新材、弘信电子等。

百家争鸣，方兴未艾。

技术路线的分化与融合，厂商的角逐与创新，都在预示着这个承载着具身智能「指尖梦想」的关键部件，正驶向快车道。

谁能在这场技术盛宴中最终胜出，将决定未来机器人「手」握世界的深度与广度。

       原文标题 : 灵巧手“技术争锋”正当时