机器人灵巧手作为一种新型的末端执行器，在机器人与环境的交互中起着关键作用，已经成为人形机器人执行任务的关键零部件。
机器人多指灵巧手的研究始于 20 世纪 70 年代，早期灵巧手多采用腱绳驱动系统与电机驱动，近10 年，在机器人等市场需求下，灵巧手设计开始以产业化为导向，在机械臂的负载十分有限的情况下，需要将灵巧手的重量控制在一个十分合理的范围内，这样对灵巧手的结构材料，驱动器的功率密度都有相当高的要求。为此，企业开始尝试简化系统与提高鲁棒性，灵巧手的研究向着高系统集成度和丰富的感知能力提升的方向发展，并在近两年加入了触觉等组件，进入了快速发展阶段。
目前来说的人形机器人灵巧手，是机器人操作和动作执行的末端工具，在机器人学领域虽然属于末端执行器的范畴，但从运动学的观点看，人形机器人灵巧手需满足两个条件：指关节运动时能使物体产生任意运动、指关节固定时能完全限制物体的运动，这意味着人形机器人灵巧手至少要3 个手指和 9 个自由度。
根据 Statista 的预测数据，全球机器人灵巧手市场规模将由2021年的11.6 亿美元增长至2030年的30.35亿美元，2022-2030 年间 CAGR 为10.9%。同时，全球机器人灵巧手市场容量将由2021年的50.75万只增长到2030年的141.21万只，2022-2030 年间CAGR为11.7%。
本文盘点了几家具备核心技术与产业化能力的企业。
▍傲意信息
傲意信息2015年成立于上海张江高科技园区，自有核心专利授权60项、软著9项，核心技术团队有15年以上的软硬件算法研发经验，核心研究方向包括前沿的神经信号传感器、神经信号的AI人工智能识别技术、人机神经接口技术。公司设有1000多平方米的生产车间和仓库，拥有50余名技术研发人员，完善的品质保障体系。
傲意信息认为，人形机器人的动作和操作能力是其核心竞争力之一，傲意信息的研发团队一直致力于突破性创新，设计生产出能够模仿人类手部灵活性和精细操作能力的灵巧手，使得机器人可以在各种复杂环境下执行任务。为此，他们重点进行了高精度传感器技术、智能控制算法、驱动技术的研发，尝试让灵巧手灵敏度更高。
在结构设计上，傲意信息借鉴生物学原理，设计出与人类手部相似的仿生结构，具有多个关节和自由度的手指，内部采用先进的6电机控制，手指协同技术使大拇指和其余4个手指的组合动作运动更加灵活自然，可做出多种组合动作，通过精密算法控制，实现复杂抓取和操作任务。
在材料工艺上，傲意信息选择的是合金材料和制造工艺，突破了灵巧手强度不高、刚度不好和耐用性差的问题，同时保持了轻量化，设计机械结构的关节、连杆和传动机构，使其能够实现多样化的运动和抓取方式提高效率和稳定性。
在集成设计上，傲意信息尝试运用高效的电机和传动装置，提高功率密度和能量转换效率，将电机等传动机构设计为紧凑型，最大限度地减小体积占用，并且确保功能完整。将各个组成部分设计为可拆卸模块化的结构，突破了后期维护不便的问题，同时也方便在有限空间内进行组装和调整。为了优化应用能力，其灵巧手还支持行业标准的RS485接口和Modbus-RTU协议，具有良好的兼容性和扩展性能够与其他设备和系统无缝连接。
目前傲意信息的灵巧手在仿生领域有部分实际应用，产品用于假肢通过模拟人手的运动方式和抓握能力，重点在医疗领域帮助残疾人恢复手部功能提高生活质量，外观逼真且能够完成日常生活中抓取物品、写字、甚至更复杂的手势操作。傲意信息还正在继续加大在灵巧手领域的投入研发资源，积极与国内外的人形机器人企业、科研机构等开展合作，共同推动人形机器人技术的发展和应用。
▍因时机器人
因时机器人创立于2016年，是一家专注于微型精密运动部件研发制造的专精特新企业。主营产品包括微型伺服电缸和仿人五指灵巧手，并在微小型、高精度和力控技术等方面具有领先优势。因时机器人旗下产品均实现所有关键元器件完全自主研发制造，尤其在人形机器人行业具有极高的应用价值。由于仿人五指灵巧手量产能力强，性能指标优，产品价格低，目前服务了市面上众多人形机器人本体企业，2023年销量居行业首位。
因时机器人研制的仿人五指灵巧手2019年上市，是国内首款商业化可量产的五指灵巧手，产品突破多项技术瓶颈，目前成本大幅降低，并获得国家重点研发计划“智能机器人”重点专项支持。
因时仿人五指灵巧手单手具有11个自由度，采用直线推杆的方式进行驱动器的设计，充分利用轴向空间，外形美观且高度仿真，模块化的驱动器设计结合力位混合控制算法，具有亚毫米级定位精度和数千克的负载能力，可以模拟人手完成交互执行、操作工具等复杂动作和精准抓取。产品可以实时反馈手指的受力情况，对不同软硬程度、不同形状、不同尺寸、不同材质的物体具有更好的适应性和交互安全性。产品采用标准工业总线协议，接口兼容性强且内嵌近20个标准动作库，方便与机器人控制系统连接使用。
因时仿人五指灵巧手优异性能实现的秘诀就是内部的核心零部件—微型伺服电缸。灵巧手内部集成了6个力控微型伺服电缸，不仅极大的简化了灵巧手的结构同时提升了产品量产能力。微型伺服电缸是将传统机器人核心零部件集成在一起的一体化线性运动伺服部件。其内部集成了高精密减速器、高性能空心杯电机、丝杠机构、传感器以及伺服控制系统，在保证更小体积的基础上实现驱控一体化，具有体积小、精度高、负载大等技术特点。可应用于人形机器人的灵巧手、臂、腿、颈部及腰部等摆动角度不大的单自由度关节。微型伺服电缸的集成度极高，大大简化了机器人的结构，同时提升了人形机器人灵活性和作业能力。
基于核心技术，因时不久前亮相的最新FTP系列仿人五指灵巧手还加入触觉传感器，结合因时机器人灵巧手原有的内置力传感器，人形机器人能够感知到机器人与环境的交互情况，包括接触目标的位置、形状、刚度、柔软度、纹理等物理属性，以及接触物体的受力情况，这使得机器人能够更精准地抓取和操作各种物体，尤其是那些形状不规则、质地柔软的物体，如鸡蛋、水果等，并快速获取现实物理数据，为人形机器人的深度学习以及模型泛化能力提供数据基础。
同时，因时还颠覆性地将灵巧手寿命提高到百万次以上，相较同类型产品寿命高出10倍有余。同时，灵巧手单指指尖输出力3kg，能为工业自动化和智能机器人提供更具竞争力的解决方案，成为了多家人形机器人企业开拓工业场景的首选。
随着人形机器人市场大热，微型伺服电缸和仿人五指灵巧手在这一领域的需求也水涨船高，在做好当前服务的基础上，因时机器人表示将会持续挖掘痛点推出新品以满足更多需求，同时保持产品在微小型、高精度、力控等方面的特色优势，引领产业发展方向，助力中国智造。
▍帕西尼
成立于2021年的帕西尼感知科技（深圳）有限公司，是以多维触觉传感技术为核心的触觉传感器和人形机器人高科技创新企业。帕西尼感知科技认为，触觉传感器为人形机器人提供了与环境进行物理交互的能力，是实现高级机器人功能和应用的关键技术之一，因此专注于多维触觉传感技术的突破和创新，并在国内首家落地多维多阵列触觉传感器，现已构建从传感器核心零部件到人形机器人整机制造的全链条生产能力，产品线广泛应用于工业制造、精密加工、医疗健康以及仓储物流等多个领域。
由于触觉涉及物理量过多难以解耦，触觉传感器研发难度大、精度提升困难，帕西尼的产品与技术路线在于，通过更多的多维度触觉传感器和机器人技术深度融合，赋予机器人体般灵敏的多维感知能力。在设计上，帕西尼的灵巧手模仿了人类手部的自由度和感觉能力，外观也与真人手相似，注重手指的柔性和高精度控制，增强仿生性和操作精度。
在外表上可以看到，该机械手采用机械骨架和弹性聚合物（例如硅胶）皮肤，通过直接模塑技术将骨架嵌入皮肤中，实现了外观、动作和触感的高度仿真。设计上采用集成的传感器、电线和机械连接点，以及通过弹性皮肤完全包裹的机械腕连接接口。这种设计使机器人能在更复杂、柔性的工作环境里，精准、安全、高效地执行任务，广泛应用于特种环境、 制造业、物流、医疗、家政等领域。
帕西尼最早开发的触觉灵巧手DeXH5就是一款典型多自由度机器人手与触觉传感器完美集成的产品，借助数百个模块化触觉传感器单元和人工智能算法，DexH5可以实现高精度的手指动作，如人手一般灵活。帕西尼 DeXH5 灵巧手还拥有 0.01N 高精度力控和 5KG 高负载能力和三段手指结构和高还原仿人手弯曲角度。
前不久WRC，帕西尼还带来了多维触觉灵巧手DexH13 GEN2，多维触觉灵巧手DexH13是一款搭载专业级机器人 ITPU 触觉传感单元及 AI 视觉技术与科技美学于一体的产品。其基于领先的AI手眼相机零样本位姿估计AI视觉算法，DexH13 具备如人类般细腻灵敏的触觉感知能力与视觉位姿估计能力，灵巧手也领先业界拥有了卓越的AI视觉物体位姿估计能力。同时，借助单手近千个ITPU 多维触觉传感单元和人工智能算法，DexH13 能够实现±0.05mm 高精度定位，0.01N 精准力控能力，最大负载能力可达 5kg，这也代表着灵巧手具备工业级作业能力。
▍大寰机器人
成立于 2016 年的大寰机器人产品涉及自主研发机器人手爪、机器人灵巧手/手臂、力控驱动器、传感器等相关软硬件，几位联合创始人均来自伦敦国王学院的机器人实验室。其一直针对工业、物流、服务机器人、教育等行业，提供智能识别与抓取解决方案。
最初大寰主要以协作机器人、工业机器人应用场景切入，2018-2019年大寰机器人相继诞生了AG-95L、AG-95、AG-145、DH-3多款两指/三指大行程机器人夹爪/灵巧手等，可以兼容各种工业/协作机器人手臂，可以适应各种大小的物件，大寰机器人夹爪还有一大特色，即可切换手指构型与抓持模式，也就是可以在抓取软硬不一样的物件时，调整抓取力度，因此得到了不少机器人企业的认可。
2022年12月19日，由深圳市大寰机器人科技有限公司牵头发起、深圳市人工智能产业协会组织会员单位共同起草的《平行电动夹爪技术规范》团体标准正式发布，证明了其市场影响力和技术实力。
在人形机器人需求下，前不久，大寰机器人在WRC上首发推出的新品-大寰DH-5五指灵巧手，据称已经具备成熟的产业化能力。作为一家专注为工业智能制造场景提供精密运动和精密力控核心零部件的高科技企业，大寰DH-5灵巧手基于自主研发的精密力控直驱技术，主要面向服务、医疗、科研、危险环境作业等场景，在多模态感知技术、小体积大负载技术、高自由度、手掌多自由度、高精力控等指标上，处于国际领先水平。
大寰机器人灵巧手模仿人手构造，采用高度集成化设计，强调系统稳定性和控制精度，整手有6个通过微型电缸驱动的主动自由度，并通过连杆实现11个自由度。另外DH-5在手指末端加装力传感器，可实时反馈手指抓取力的信息。整体重量约700g，手掌骨架采用7系铝合金制作，外壳采用工程塑料材质，拥有更轻的重量与精致的外观，能实现灵活抓取，兼具灵巧性、可靠性和抓取能力，内部整手搭配自研微型电缸，驱控一体，满足性能要求的同时在价格方面也有优势。
目前，使用大寰产品的最终用户已超过800家，这为其下一步的产业化奠定了较为坚实的基础。
▍灵心巧手
灵心巧手(北京)科技有限公司成立于2023年07月06日，专注于研发以灵巧手和云端智脑为核心的具身智能平台。近期，灵心巧手推出最新Linker Hand灵巧手，价格不到5万元，该产品初期聚焦于助老、康养、美妆等领域，可成功模拟人类手部精细动作，展现了卓越的应用潜力。
该产品最高拥有42 个自由度，每根手指最高可独立拥有9个自由度，Linker Hand灵巧手Pro版本更是具有恐怖的20个主动自由度，此外，该系列产品能实现360度自由旋转，这在全球灵巧手产品中尚属首创。
除了高自由度，灵心巧手的产品还配备了先进的多传感器系统，包括高精度摄像头和电子皮肤，共同构成了一个全方位的视触觉感知模式。电子皮肤技术尤为引人注目，它不仅能够精确捕捉接触物体的三维力、纹理和温度差异，还具备接近觉能力，能在未直接接触物体前预测和感知物体的存在和距离。这种多传感器融合技术为具身智能研究提供了丰富的感知数据，使灵巧手能够更加智能和灵活地应对各种复杂环境。
由于自主研发了微型谐波关节、多模态传感器和柔性一体化结构设计，心巧手的产品具有高度的安全性和精确性，不仅高度耐磨，不易损坏，还能适应各类科研环境，该产品已被剑桥等十几所全球知名高校采用，成为教学与科研的关键工具。在售后服务方面，如果用户的灵巧手发生故障，灵心巧手公司承诺在三天内更换新手。
▍兆威机电
最后一个人形灵巧手企业是兆威机电，自去年底一直盛传兆威机电在为特斯拉人形机器人Optimus提供灵巧手，以及为核心一体化关节模组的设计送样，作为苹果MR供应链核心供应商，兆威机电据称也在进行灵巧手的研发和产业化，并取得多个专利。
兆威机电的灵巧手通过仿生学原理，设计单手具有最多17个主动多个自由度的灵巧手，模拟人手的复杂动作，基本接近人单手22个自由度的状态。创新性创始采用带闭环反馈的直流无刷电机和步进电机的技术和控制策略，掌指控制单元采用无刷直流电机，手指控制单元采用步进电机，实现不同力度和速度的精确控制。
灵巧手的精确动作需要精确的驱动和控制，消息称其内部还集成多种传感器，通过主控单元与多个从控单元的协同工作，实现复杂动作的协调控制，最终可以实现对灵巧手状态的实时监控和智能反馈。兆威机电在这方面的专利技术包括在仿生拇指和各指节结构中应用微型直线执行器，通过电机旋转搭配微型减速器和丝杆实现精确的动力输出和快速响应。
兆威机电的核心优势在于核心零部件，因为受到重量，尺寸等多方面的设计限制，灵巧手对于机电系统的集成度有相当高的要求，功率密度较高的空心杯电机，方便布线的柔性电路板在灵巧手的设计领域中使用频率都非常高。而兆威机电在微机电传动领域拥有6-24mm的空心杯电机的核心技术和8mm的微型步进电机产品。空心杯电机具有体积小、重量轻、响应快的特点，非常适合用于灵巧手的驱动。结合专利中的无刷直流电机和步进电机，兆威机电可以进一步优化灵巧手的动力系统，提高其性能。
虽然目前没有明确的消息证明其就是特斯拉相关产品供应商，但兆威机电在成本控制方面的优势，包括其给苹果供应自动瞳距调节的微传动产品的示范效应，很有机会能使得其灵巧手产品在市场上具有更强的竞争力。
▍结语与未来
人形机器人的火爆，带动了相关零部件和驱动器的发展，这使得市场上灵巧手的电机，驱动方案，传感器等方面都有了更多的选择，企业在结构和功能上陆续展开了进一步的创新。
目前，国内部分企业由于技术实力过硬，在产品的专利、规模化，模块化，标准化的方面有着一定积累和领跑优势，产品的开发周期和成本也正在大幅降低，有望成为未来该行业的全球标准制定者与推广者。
同时，智元机器人、小鹏汽车、戴盟机器人、知行机器人、华威科等国内公司，也有相关灵巧手产品亮相。未来随着全球人形机器人行业的蓬勃发展，我国机器人灵巧手产品有望率先实现技术突破和产业化领先。
