摘要：11月28日，特斯拉机器人官方账号发布视频新动态：Optimus已经可以稳稳地接住迎面抛来的网球并放下，手指可相对灵活地弯曲。视频配文“Got a new hand for Black Friday”黑色星期五获得了新的手。
11月28日，特斯拉机器人官方账号发布视频新动态：Optimus已经可以稳稳地接住迎面抛来的网球并放下，手指可相对灵活地弯曲。视频配文“Got a new hand for Black Friday”黑色星期五获得了新的手。
视频中的Optimus两只手外观区别较为明显，左手大小整体有缩小，结构更加紧凑。视频中工作人员进行了2次抛球，将球抛至Optimus的右侧，而Optimus则用左手在空中对网球进行了抓取动作，持有数秒后松开手，网球从手中坠落至地面，整个过程中伴有身体、左臂协调运动与点头致意等动作。本次展示动作流畅程度非常高，左手手部的协调性几乎与人类无异，但其右手在视频中几乎没有动作。
特斯拉Optimus工程师Milan Kovac解释了这一视频背后的含义，据介绍，目前看到的Optimus与上一代产品相比，该新手/前臂拥有双倍的自由度，其中手上有22个自由度，手腕/前臂上有3个自由度，同时，该视频是在实验室里通过遥操作实时完成。
Milan Kovac称特斯拉很快就会制造出配备新灵巧手的机器人。另外，由于自由度的增加以及结构的调整，驱动装置被移至前臂，团队到年底前仍需要考虑触觉感知和重量分布的均衡问题。
▍特斯拉灵巧手亮点解析
首先是灵巧手的触觉问题值得重视，因为特斯拉机器人22自由度的触觉手，需要覆盖更多的触觉感知面，例如让手指和手掌拥有足够柔软度/柔顺性的保护层，同时又不影响触觉传感，这意味着更大的集成难度和更精准的控制传递系统。例如如何通过肌腱实现更精细的控制，如何实现扩展触觉传感集成。
其次就是驱控结构的变化与确定。灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器，在机器人与环境交互中起关键作用，其不单单是手，而是整个驱控系统。摩根士丹利一份报告预测，灵巧手成本占特斯拉Optimus Gen2硬件总成本17%。这其中就指的是整个灵巧手系统。
因为灵巧手本质上是人形机器人“小脑”实现灵巧操作、人机交互的重要载体，特斯拉灵巧手的持续进化证明了该行业正向高集成度和智能化发展，最终需要让其能够具备模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力。
但这种迭代背后，也意味着特斯拉灵巧手的驱控方案已经基本定型。
而特斯拉灵巧手不同于驱动器内置方案，展示了一种驱动器外置的三级传动方案可能性，该方案在一级传动中采取行星齿轮箱，二级传动中采取传动精度更高的丝杠作为线性运动的零部件，而三级传动，由于手臂模组到手指的距离较远，因此特斯拉依然选择了腱绳的方案。
此前5月份，Optimus团队发布了Optimus的进展视频，视频中该机器人正在对电池进行分类并在办公室里走动，该机器人搭载的灵巧手包含11个自由度，同样集中于提升前臂的灵活性，与第一代Optimus原型机难以执行简单的操作任务相比，搭载11自由度灵巧手的Optimus能够完成叠衬衫、在工厂分拣物品等任务。如今，22自由度的灵巧手主动自由度（DOA）由6个提升至预计17个，有望更进一步完成弹钢琴、使用工具等更加复杂的任务。
因为从此前在特斯拉10月召开的“werobot”发布会现场，22自由度灵巧手首次亮相来看，该灵巧手已经将手部模组从手掌迁移到前臂，并且使用了行星齿轮箱+丝杠+腱绳结构，用腱绳实现三级传动连接模组和末端手指，克服了重量与灵活性的问题。
有机构指出，考虑到手部自由度由原来的11个增加至22个，对应目前手部模组和里面的零部件也可能发生重大变化。例如此举可能单手将增加6-17根滚柱丝杠，又例如对于驱动结构而言，由于手部模组大部分集成到前臂，因此重量问题得以解决，在这种情况下，普通电机和空心杯的重量差异明显缩小，而普通电机基于更便宜的价格，当前性价比更为突出。
因此空心杯电机的体积优势不再具有必要性，新一代灵巧手有可能选择普通电机作为驱动源，更多往无刷有齿槽电机切换。这样能做到灵巧手响应更快，而且能配合多种传感器的技术支撑，包括压力感知、触力感知和柔性微压力感知等。
除了触觉的加入以及驱控结构变化，第三点值得关注的就是低延时的遥操作系统。在原先，腱绳传动虽然结构简单、控制灵活但控制精度不高、抓取力不足。特斯拉通过将机器人加入低延时遥操作，似乎解决了这一问题。
我们猜测，这也许并非传统的遥操作系统，而或许是早在今年7月，马斯克谈到的通过Neurlaink的植入物来控制机器人手臂或腿的解决方案，也就是通过大脑的神经命令直接流向机器人手臂或腿，从而拥有网络超级能力，让低延时不再成为问题。
如果这种侵入式或者非侵入式脑机接口使得低延时控制成为可能，那么除了人形机器人，该灵巧手完全可以作为假肢应用于医疗等领域，打开无限的可能性。
▍国内触觉灵巧手有哪些
国内也能找到类似触觉以及非侵入式灵巧手方案。
（1）因时机器人灵巧手
因时机器人仿人五指灵巧手采用创新型直线驱动设计，内部有6个集成了无刷空心杯电机的微型伺服电缸作为动力来源。具有6个自由度和12个运动关节，结合力位混合控制算法，可以模拟人手实现精准的抓取操作。其中RH56BFX系列灵巧手又称钢琴手，速度快、抓握力稍小，集成力传感器，适用于弹钢琴及手势交互等场景；RH56DFX系列灵巧手抓握力大，速度适中，适用于机器人或假肢的抓取操作。二者都支持ROS，可提供ROS插件。两款产品适用于人形机器人、协作机器人、医疗机器人、特种机器人及假肢等，可在迎宾接待、无人零售、楼宇服务、家庭服务、助老助残、特种应用等多种应用场景使用。
此外，因时今年在世界机器人大会上发布FTP系列仿人五指灵巧手，该产品在原有内置力传感器方案基础上，又在表面集成了12个触觉传感器模块，分别布置于指尖、指腹以及手掌部位。在力传感器与触觉传感器的双重加持下，灵巧手可实时获取5指的受力情况和各个接触面的触觉信息，进一步优化抓握动作，提升操作精细度。同时还在寿命、负载能力、触觉感知等方面都有显著提升。
（2）帕西尼灵巧手
帕西尼DexH5灵巧手拥有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。通过搭载专业级机器人ITPU触觉传感单元及采用基于领先的AI手眼相机零样本位姿估计AI视觉算法，使其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，灵巧手集AI视觉技术与科技美学于一体，拥有卓越的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。
帕西尼感知科技专注于多维触觉传感技术的突破和创新，在国内首家落地多维多阵列触觉传感器，通过多维度触觉和机器人技术的深度融合，赋予机器人类似人类般灵敏的多维感知能力，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。
（3）灵心巧手
灵心巧手（北京）科技有限公司推出的Linker Hand的灵巧手，价格仅为5万元以下。该产品目前主要关注助老、康养、美妆领域，能精确模拟人类手部的精细动作，其出色的应用前景已得到了充分展示。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。其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。
（4）强脑科技
强脑科技2020年就推出一款搭载“TS-F+多模态触觉传感器”的BrainCo智能仿生灵巧手，其拥有10个活动关节和6个驱动自由度，实现了更高灵敏度（力分辨率最高可达0.01N）、独有材质识别能力（可识别30多种不同材质）、空间感知维度（感知距离可达≥2cm），可实现对柔性、易碎物品的自适应力抓取，能够感知压力、摩擦力、受力方向、表面材质等，从而能精准完成握笔、倒水、抓鸡蛋等精细工作任务。
值得一提的是，强脑科技在BrainCo上用的就是非侵入式脑机接口。强脑科技团队成功开发出一款特殊的导电材料，能够以非常高的精确度，监测和收集佩戴者带手臂上的肌肉神经信号，而后找出肌肉神经信号和意识之间的映射关系，进行脑电信号的意识解析。这意味着人类操作者只需要戴到手臂上，它就可以提取佩戴者手臂上的生物电信号，识别出人体的动作意图，进而转化为假手的动作。有消息称该灵巧手目前定价在10万人民币以下，而且已经量产数千台。
（5）傲意信息
傲意信息推出的ROHand灵巧手是模拟人体手部运动的高灵敏度末端执行装置，共有11个运动关节，内置6个电机驱动器和电机控制电路，具有6个主动自由度，由手掌，手腕，五个手指，电机，传动部件等部分组成。该灵巧手内置PID电机控制算法，可以模拟人手实现多种抓取操作，最大单指静态载荷10Kg，支持UART/RS485/CAN物理接口，能够实现±1mm定位精度，五个手指可以单独运动，也在外部命令下可以做出不同的动作。
（6）智元机器人
智元机器人SkillHand灵巧手是其自研用于“远征A1”的产品。该视触觉灵巧手包含19个自由度，其中主动自由度12个，由4个模块化的多关节手指和1个具有主动对掌功能的拇指组成，所有驱动内置，整手外观上略小于正常成年男性手，具有拟人的外观和功能，整手抓握5kg，自锁提拉30kg。
SkillHand的指尖集成了基于视觉的指尖传感器，可以分辨操作物的颜色、形状、材质，而且可以基于算法的数据融合，做到近似触觉的压力传感器的效果。同时，该灵巧手创新的指尖传感器视觉闭环的设计，可以实现末端的视觉闭环，降低了对于整机电机的精度需求，灵巧手还内置了高精度驱控算法，结合视觉和触觉多模态感知技术，结合先进的力位混合控制算法，灵巧手能够实现对不同形状、尺寸、材质与软硬程度物体的精准抓取和操作。无论是轻如羽毛的纸张，还是重达数千克的工具，灵巧手都能游刃有余地应对，展现出强大的操作能力和广泛的应用潜力。
（7）戴盟机器人
最新推出的灵巧手具有15个自由度和20个运动关节，搭载自主研发的光学式触觉传感器，采用自主研发的“视觉-触觉-语言-动作端到端”多模态模型集成技术，与人手的运动控制能力和感知能力相当。戴盟人形机器人Sparky 1搭载该灵巧手不仅可以焊接电路板，还能化身为滴试管的“实验助手”，熨衣服的“家庭助手”，甚至是倒酒的“餐厅服务员”。
目前，戴盟机器人仍然进行视触觉（光学式触觉）传感器、含触觉的灵巧手及多模态感知操作模型等关键技术的研发，旨在加速推动机器人在包含触觉在内的多模态操作领域的应用，并致力于成为全球范围内拥有精细操作能力智能体的技术先锋。
（8）星动纪元
在近期结束的2024年德国慕尼黑CoRL会议上，星动纪元机器人灵巧手——“星动XHAND1”亮相。星动XHAND1总共具有12个主动自由度，其中拇指和食指各有3个，其他三指各有2个自由度，支持食指侧摆，拇指具有大范围活动能力，能够实现多手指间灵活协同动作，比如拇指能与小指对指、拧瓶盖等动作。据悉，星动XHAND1采用纯电驱方式，且每个自由度都有对应的驱动源，能够独立控制所有手指的每个自由度，实现全自主五指关节驱动。
星动XHAND1每个手指配备一个高分辨率（>100点）触觉阵列传感器，提供三维力触觉和温度信息，不仅能感知物体边缘和形状、硬度和温度，还能够感知微小的压力变化，精度可达0.1N，能与外界环境进行交互。值得一提的是，星动XHAND1单手最大握力能达80N，可举起25Kg的哑铃，而整手的尺寸远远小于同负载和握力的绳驱和推杆方案。
来源：机器人大讲堂
