NE时代

◎ 直驱灵巧手，各种上新。

直驱灵巧手，在自由度分配上较上劲儿了？

9月21日，宇树发布Dex5-S灵巧手，22个关节均可独立驱动；随后，Sharpa在IROS发布21个主动自由度的W02，大寰机器人则带来13个主动自由度的ADH-5-13。因时机器人的RH5MK1同样采用全直驱结构，配置22个主动自由度。

同样是五指，同样选择直驱，这批新品却没有采用相同的关节配置，尺寸、重量、触觉与承力设计也各有侧重。

自由度仍然是一个受到关注的配置，但直驱灵巧手的设计，并没有收敛成同一个答案。企业需要决定的不只是关节数量，还包括哪些手指需要独立运动，以及如何在接近人手的空间里安排驱动、传感器和承力结构。

22自由度，也有不同的关节配置

主动自由度对应可以独立控制的运动维度，但同样的数量，可以分配到不同手指和不同关节上。手指弯曲、侧摆，以及指根处的转动，分别改变指尖的位置、手指间距和接触方向。

宇树Dex5-S的22个主动自由度，分配为拇指和小指各5个，食指、中指、无名指各4个。相比此前的产品，新增的小指滚转，让小指能够调整自身朝向，参与更多握姿。

宇树保留了五根手指较充分的独立运动能力，并进一步增加小指的运动维度。在公布的官方视频中，Dex5-S展示了使用勺子、剪刀等工具的动作，手指需要配合工具的握持位置和运动方式，保持接触并完成操作。

因时RH5MK1同样配置22个主动自由度，但产品展示更突出快速开合与低反驱阻力。它的开合频率达到5Hz，反驱扭矩为0.05N·m，并采用高强度自研关节模块和防震缓冲设计。

开合速度关系到手指接近、抓住和释放物体的动作时间，反驱阻力则影响手指受到外力时能否顺势运动。对于频繁接触物体的灵巧手，这两项能力分别作用于动作响应和接触过程。

Sharpa则在W02上作出了不同选择，将上一代W01的22个主动自由度调整为21个，减少了小指腕掌关节的一项轴向旋转自由度。

这一调整来自应用研究和客户反馈：在常见抓取与手内操作中，这项运动的使用频率较低，对多数任务的贡献有限。精简这一机构，可以简化小指根部结构，减少潜在故障点，并为尺寸、重量和控制复杂度的调整提供空间。

宇树增加小指的运动能力，Sharpa精简小指的一项运动，两种选择都落在具体关节的用途上。一个自由度是否保留，取决于产品希望覆盖的操作，以及这项运动在实际任务中发挥多大作用。

大寰ADH-5-13进一步采用13个主动自由度，拇指、食指和中指各配置3个，无名指和小指各配置2个。食指与中指支持±15°侧摆，可以调整两根手指之间的距离和抓取姿态。

这种配置把更多独立运动安排在拇指、食指和中指上，无名指和小指则参与多指包络与协同抓握。产品面向遥操作、科研和人形机器人应用，在独立运动能力与整手结构之间选择了不同的组合。

因此，比较13、21和22个主动自由度，需要进一步看它们分别控制什么运动。两款手即便自由度相同，拇指的活动范围、指根的侧摆能力，以及小指参与握持的方式，也可能不同。

把运动能力装进人手尺度

五指灵巧手要使用按人手设计的工具、把手和容器，尺寸就不能无限增加。电机、传感器、控制器和结构件需要进入有限空间，增加运动能力的同时，产品团队还要处理重量、承力和运行发热。

Sharpa W02的尺寸为188×87.5×40mm，W01为208×90×50mm。新一代产品整体尺寸缩小约30%，重量也进一步降低，结构精简与紧凑化设计共同服务于这一变化。

W02调整的不只是自由度，还包括整只手的空间占用。从长度、宽度到厚度，手部尺寸会影响它与工具、容器及周围物体之间的距离，也影响整机末端的布置。

宇树Dex5-S强调真手1∶1尺寸，整手尺寸为102×187×26mm，重量为620g。相比重量约1000g的Dex5-1，新品减轻了末端负担，持续负载为1kg，最大负载为2kg。

减轻手部重量，可以让机械臂末端承受的自重更小，但驱动和传动机构仍需要应对抓取中的外力。Dex5-S采用精密微型减速器，并为关节配置极限冲击力矩保护，以减少极端冲击对内部齿轮造成的损伤。

它还支持各关节反向驱动，受到外力时，关节可以随之运动。对灵巧手而言，这种特性既影响人与机器人接触时的手感，也影响手指遇到物体阻挡后的响应方式。

大寰ADH-5-13的整手重量为735g，抓握后的最大提拉负载达到20kg。其设计同时考虑维护，传感器和单个模块可以独立更换，无需拆解整只手或整根手指。

当灵巧手从实验室进入长期使用，维修方式也成为结构设计的一部分。手指和传感器频繁接触物体，模块能否方便更换，会影响设备停机时间和维护工作量。

因时RH5MK1则通过高强度关节模块和防震缓冲设计，应对快速动作与接触冲击。它将开合速度、低反驱阻力与结构防护放在同一款产品中，兼顾手指运动和受外力后的机械响应。

这几款新品在紧凑化、负载和维护上的配置，并不完全相同。人手尺度为产品设定了空间要求，企业仍要根据目标任务，决定把结构空间和重量优先分配给哪些能力。

手指碰到物体，还要继续调整

视觉可以帮助机器人找到物体、选择接近方向，但手指接触之后，抓取仍在继续。物体是否被夹稳、接触位置是否变化，以及继续施力会不会导致变形，都需要控制系统获得相应反馈。

大寰ADH-5-13在每个关节配置双磁编码器，并提供力矩反馈，指尖重复定位精度为±0.2mm。产品支持力位混合控制与被动柔顺，既要控制手指的位置，也要处理接触时的受力。

它配备指尖触觉，并兼容电子皮肤、六维力和视触觉等传感配置。不同感知方式提供的信息有所区别，开发团队可以根据任务需要，选择接触、受力或局部形变信息。

因时RH5MK1采用六维指尖触觉，指尖力分辨率为0.005N，并通过掌指三面的立体包裹触觉扩大接触覆盖。指尖之外，指腹和其他接触区域也参与感知，适应多指包络和不同握姿。

触觉覆盖的位置，需要与抓法相对应。指尖捏取主要依赖局部接触，多指包络则会让物体同时接触指腹、手指侧面或掌面，控制系统需要知道这些位置发生了什么。

宇树Dex5-S提供基础版和Pro版，两者都采用22个主动自由度，尺寸与重量相同，主要区别在于触觉配置，基础版不带触觉，Pro版带触觉。

在关节反馈方面，Dex5-S可以读取位置、速度、力矩、温度和电气状态，也支持设置位置、速度、力矩、刚度与阻尼。以太网和USB控制通信频率达到1000Hz，高速485通信频率为50Hz。

这些接口让开发者能够根据任务调整控制方式：手指按目标位置运动，接触后控制力矩，或通过刚度和阻尼设置改变遇到外力时的响应。触觉配置进一步补充物体与手部之间的接触信息。

Sharpa W02则将指尖视触觉与其他区域的电子皮肤结合。指尖力感知范围为5mN至30N，空间分辨率为1mm；手掌其他区域的力感知范围为0.1至20N，空间分辨率为5mm。

指尖承担细小物体的接触与操作，因此采用更细的空间分辨率；其他区域扩大触觉覆盖，用于感知包络抓取等动作中的接触。W02还实现了零抓握半径，可以夹持筷子、细线等小直径物体，并具备IP54防水防尘能力。

在此前的上海DQ门店应用中，Sharpa使用W01完成暴风雪制作的55步流程，CraftNet将较高层的动作与意图处理，以及结合触觉和本体状态的接触调整连接起来，让机器人在使用原有工具和设备时持续执行操作。

再比如临界点最近展示的苏绣学习，则把接触控制放进了更细的操作中。苏绣非遗代表性传承人府向红指导OmniHand 3 Ultra学习上绷、劈丝、捏针、穿针与合绣等工序，操作对象从有固定形状的工具，延伸到不断变形的丝线。

这款旗舰灵巧手拥有21个主动自由度，采用全直驱传动，配置指尖视触觉传感器，并将触觉覆盖到指尖、指腹和掌面。指尖内部的微型相机观察软胶表面的形变，为控制系统提供接触位置、受力和滑动信息。

上绷就涉及不同部位的协作：嵌绳需要指尖将细绳压入凹槽，卷轴需要双手握住绷轴并推动其转动，穿绷绳则要夹住线，依次穿过小孔。手指既要改变接触位置，也要随着绳线和绸面的状态调整用力。

操作对象越细、越柔软，前一个动作造成的变化，就越容易影响后一个动作。劈丝从一分二继续向更多股推进，线股的张力和位置相互牵扯，演示中机器人完成了前面的两三次分劈，更细的分劈则由府向红与机器人协作完成。

穿针面对约0.15毫米的针孔，对准、送入和牵引需要连续配合。线与针眼之间的摩擦、松紧状态不断变化，手部控制需要跟随这些变化，保持牵引过程。

捻线与挑线又提出了动作衔接要求：拇指和食指捻开丝线后，无名指需要及时探入并挑起散开的线股，而线股每次落下的位置并不相同。团队先通过数百次遥操作采集动作数据，再利用强化学习训练机器人应对不同的线股位置。

支撑这些操作的是临界点的DUET双层具身接触智能架构，上层处理连续动作的规划，下层负责精细接触控制。此前双手折气球狗的展示，同样需要在物体持续变形时协调双手，并为后续动作保留操作空间。

写在最后

从工具握持到丝线操作，灵巧手需要让关节运动、接触感知和动作控制共同参与任务。自由度提供可调整的运动，触觉反馈帮助系统判断接触状态，控制模型再据此决定下一步怎样移动和施力。

这批新品没有把直驱手统一成一种配置，企业仍在具体选择哪些手指需要更多独立运动、哪些机构可以精简，以及如何保留力量、触觉和维护能力。

五指与直驱只是选型的起点，机器人要使用什么工具、进入多大的空间，以及操作时怎样调整接触，正在让同一类手分出不同产品。

-END-