別嘲笑這只手！它已經(jīng)很不容易了……

提起人型機(jī)器人，我們總會(huì)想到它們?cè)诖和矸^，在田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上刷新記錄的場(chǎng)景，但是你有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，雖然它們的四肢逐漸靈活，但依舊是個(gè)“手殘黨”……

來(lái)源：見(jiàn)水印

比如你覺(jué)得系鞋帶輕而易舉，但對(duì)最靈巧的機(jī)械手（靈巧手）仍然“難如登天”。有人不由得發(fā)出感嘆：“這靈巧手，也不怎么靈嘛。”

先別急著說(shuō)它菜！它能夠發(fā)展到這一步，真的已經(jīng)很不容易了。

“手殘黨”的進(jìn)階之路

早期的機(jī)械手更像是一把“鐵鉗”，學(xué)術(shù)上叫“兩指夾持器”——兩個(gè)手指一開一合，只能夾取固定形狀的零件[1]。

這種機(jī)械手至今還在工廠流水線上兢兢業(yè)業(yè)地搬磚，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，但缺點(diǎn)也很明顯：遇到雞蛋、豆腐或者不規(guī)則的異形件，立馬“抓瞎”。

多連桿夾持器（左）、氣缸夾持器（右）典型的兩指夾持器 來(lái)源：參考文獻(xiàn)1

因此，能適應(yīng)更多種目標(biāo)物體的三指、四指抓持手應(yīng)運(yùn)而生，提高了抓持的穩(wěn)定性和可靠性，但由于力度不夠、缺乏傳感器反饋、自由度不夠等，它們依然停留在“夾取”階段，顯得不那么“靈巧”，連瓶蓋都擰不開。

另外，大部分靈巧手只能夾抓硬性物體，對(duì)軟物體卻操作不了，比如包餃子，或者系鞋帶都很困難。

能包好看餃子的人手 來(lái)源：soogif

靈巧手到底有多復(fù)雜？

真正的“靈巧手”，目標(biāo)是復(fù)現(xiàn)人手的全部功能。

有些人的手甚至能打結(jié)…… 來(lái)源：bing

可是，人的一只手約有23個(gè)自由度（目前仍有爭(zhēng)議）[2]，你可以理解為23個(gè)可以獨(dú)立控制的基本動(dòng)作，比如每個(gè)指關(guān)節(jié)的彎曲、大拇指的側(cè)擺等。這些基本動(dòng)作的不同組合，才讓我們的手做出千變?nèi)f化的姿態(tài)。

光是洗手，都有無(wú)數(shù)個(gè)動(dòng)作

想在方寸之間用機(jī)器復(fù)刻這一切，無(wú)異于建造一座微型精密工廠。

來(lái)源：作者提供

這座工廠主要包括四個(gè)關(guān)鍵部分[3]：

1.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（肌肉）

負(fù)責(zé)提供動(dòng)力，讓手指能彎曲、抓握。常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器類型有電機(jī)（像電動(dòng)玩具里的小馬達(dá)）、氣缸（靠壓縮空氣推動(dòng)），以及液壓（靠液體壓力推動(dòng)）。

2. 傳動(dòng)系統(tǒng)（肌腱）

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)力后，需要傳動(dòng)系統(tǒng)傳到手指的每個(gè)關(guān)節(jié)。

常見(jiàn)的“傳力工具”有絲杠、齒輪、連桿，還有像釣魚線一樣的繩索或腱繩。它們把動(dòng)力從“肌肉”精準(zhǔn)地輸送到指尖。

3. 傳感器系統(tǒng)（皮膚和神經(jīng)）

靈巧手不能“瞎抓”，它需要感知自己抓到了什么、用了多大力、手指現(xiàn)在在什么位置。觸覺(jué)傳感器負(fù)責(zé)感受接觸，力覺(jué)傳感器負(fù)責(zé)測(cè)量力度，位置傳感器負(fù)責(zé)知道關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)到了哪里。

4. 控制系統(tǒng)（大腦）

有了肌肉、肌腱和感覺(jué)，還得有一個(gè)聰明的“大腦”來(lái)協(xié)調(diào)一切。控制系統(tǒng)就是一套算法和軟件，它根據(jù)傳感器的反饋，實(shí)時(shí)決定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)該出多少力、傳動(dòng)系統(tǒng)該往哪個(gè)方向動(dòng)，從而讓靈巧手完成預(yù)定動(dòng)作。

這四部分缺一不可，它們的協(xié)同工作，才讓靈巧手有了接近人手的可能性。但是，人手23個(gè)自由度的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，至今仍然難以復(fù)刻。

更棘手的是，我們對(duì)自己手的操作原理還沒(méi)完全搞明白，自然也無(wú)法完美教給機(jī)器。

現(xiàn)在的靈巧手，發(fā)展到哪步了？

展區(qū)中，有只格外吸睛的靈巧手。它是商業(yè)化量產(chǎn)靈巧手中的“優(yōu)等生”，擁有19個(gè)自由度。在人手具備的33項(xiàng)常規(guī)功能動(dòng)作中，它能完成32項(xiàng)。

來(lái)源：短面熊

不過(guò)，即便是這位已經(jīng)很努力的“優(yōu)等生”，也依然無(wú)法做到某些難度較高的動(dòng)作……

模仿失敗…… | 來(lái)源：小編

要讓靈巧手真正“靈”起來(lái)，科學(xué)家們正在從兩方面發(fā)力：第一步，解決“抓瞎”問(wèn)題。清華團(tuán)隊(duì)給機(jī)械手貼上一層僅1毫米厚的“超能皮膚”，能感知溫度、紋理、顏色等10種信息，準(zhǔn)確率超94%[4]！

第二步，提升跨場(chǎng)景泛化能力。浙大團(tuán)隊(duì)用一個(gè)學(xué)習(xí)框架教會(huì)了靈巧手完成擰瓶蓋、擰水龍頭、推滑塊等五項(xiàng)任務(wù)[5]。從感知到操作，難關(guān)正在被逐個(gè)攻克。

操作不同形狀物體的靈巧手[5] 來(lái)源：參考文獻(xiàn)5

值得一提的是，曾經(jīng)動(dòng)輒幾十萬(wàn)的高性能靈巧手也在悄悄放下身段，已有產(chǎn)品將售價(jià)壓到了千元區(qū)間，未來(lái)有望控制在千元以內(nèi)[6]。

從“鐵鉗”到“巧手”，雖然還有很長(zhǎng)的路要走，但科學(xué)家們正在一步步縮小差距。也許在不遠(yuǎn)的將來(lái)，你家的機(jī)器人不僅能幫你扛冰箱、搬快遞，還能幫你系好鞋帶、穿針引線。那時(shí)候你一定會(huì)感嘆：“靈巧手老靈額！”

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡世波,陶志成,萬(wàn)偉偉,等.機(jī)器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2021,57(15):1-14.

[2] Yang, H., Tao, Z., Yang, J. et al. A lightweight prosthetic hand with 19-DOF dexterity and human-level functions. Nat Commun 16, 955 (2025).https://doi.org/10.1038/s41467-025-56352-5

[3] https://finance.sina.com.cn/stock/stockzmt/2024-12-24/doc-ineaqhun8361484.shtml

[4] Li, S., Wu, T., Xu, J. et al. Biomimetic multimodal tactile sensing enables human-like robotic perception. Nat. Sens. 1, 52–62 (2026). https://doi.org/10.1038/s44460-025-00006-y

[5] Qi Ye et al., isual-tactile pretraining and online multitask learning for humanlike manipulation dexterity. Sci. Robot. 11, eady2869(2026). DOI:10.1126/scirobotics.ady2869

[6] https://www.bbtnews.com.cn/2026/0327/588822.shtm

來(lái)源：上海科技館

編輯：韶音

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