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灵巧手是一种模拟人类手部功能的高自由度机器人末端执行器，通过多关节、多模态感知和智能控制技术，实现复杂物体的抓取、操作与交互。人形机器人模仿人，灵巧手模仿人手。灵巧手是人形机器人最具代表性的一个突破点，属于深度仿生、柔性感知、微机电系统、高性能材料等前沿技术的交叉领域¹，作为末端执行器，灵巧手是推动人形机器人实现场景应用的关键突破口。

一、灵巧手功能概述

从功能需求看，需求牵引是灵巧手功能的最重要导向因素，工业制造、家庭服务、高危作业等多种场景对灵巧手都有广泛需求。比如，在工业制造领域，灵巧手在汽车装配线上完成电池模组插接等工序；在商业服务领域，灵巧手在商超和酒店可完成物品拣选；在家庭服务领域，在家庭环境中可帮助老年人或行动不便的人完成开关门窗等日常生活任务；在高危作业领域，在‌太空舱外设备维护、‌核电站高危环境操作等一些复杂工况或恶劣环境下执行任务。‌

从具体功能看，感知和操作是人形机器人灵巧手的两大能力。感知能力，即希望灵巧手像人手一样有触觉，以触觉传感器为核心支撑，实现灵巧手与外界交互的"感觉"。操作能力，即希望灵巧手像人手一样能做出灵活、精细的动作，要求灵巧手有较高的自由度，进行抓握等动作。例如，特斯拉Optimus Gen-2配置的灵巧手，凭借对触觉和操作力度的出色把控能力，通过驱动控制和触觉传感器实现连贯精准抓起、转移、放下鸡蛋，体现出其对事物位置、力道、触觉等方面深厚的技术积累。

二、灵巧手主要功能技术路线

从系统组成看，灵巧手一般包括驱动系统、传动系统、传感器系统、控制系统等关键部分。驱动方式主要包括电机驱动、液压驱动、气压驱动和形状记忆合金驱动四种类型，

传动方式主要包含腱绳、丝杠、齿轮、连杆等，传感器包含力、触觉、压力、温度传感器等。

从操作性能看，自由度是灵巧手最重要的一个评判标准，手部自由度越高，越能做出精细、复杂的动作。人手包括21个自由度（不含腕的外展、弯曲和手掌的弧度3个自由度），其中拇指5个，其余4指各4个²。目前灵巧手的自由度技术竞争已进入"20+时代"，如宇树科技Dex5灵巧手具有20个自由度，特斯拉Optimus Gen-3灵巧手具有22个自由度，Shadow Robot公司研发的Shadow Dexterous Hand具有26个自由度，灵心巧手公司自主研发的LinkerHand系列灵巧手甚至最高拥有42个自由度。

从触觉角度看，其核心原理是将压力转为电信号，当灵巧手与外界物体接触时，压力导致灵巧手末端内部元器件产生物理变化，相关变化转变为电信号后再经算法处理，最终让灵巧手感知到压力、形状或纹理等信息。目前成熟的触觉传感器包括力/力矩传感器、柔性传感器、MEMS

传感器等。不同类型传感器各有优势，力/力矩传感器目前仍是主流，柔性传感器柔韧性好、接触面积大，MEMS传感器体积小、功耗低、灵敏度高³。

三、灵巧手发展面临的难点问题

灵巧手的发展将伴随着人形机器人的产业化、规模化发展进入加速期，但技术与市场的双重考验在短期内仍将制约灵巧手的普及应用。技术端，灵巧手发展仍面临触觉传感器在灵敏度及空间分辨率方面与人手差距大，高精度操作能力仍无法适应多种非标环境，以及灵巧手与本体适配中面临延迟响应、力控误差、手眼协同与多模态数据融合不协调等问题。市场端，灵巧手短期仍无法破解"性能、成本、可靠性"不可能三角，先进灵巧手成本高企制约其市场空间，性能是发挥作用的落脚点、可靠性保证产品持续稳定运行，想要提高市场竞争力，需要提高软硬件性能以及加大冗余设计提升可靠性，势必会推高成本；若靠牺牲性能与可靠性压低成本，产品将无法获得市场认可，难以可持续发展，最终会被市场淘汰。

四、灵巧手发展方向研判

展望未来，建议从以下两点聚力推动行业发展。技术端，加强技术攻关和群发性交叉创新的融合应用。通过对多模式和新型触觉传感器研发，以及对传动方式、驱动方式、控制系统的研究逐步深化，可推动单点突出向多维共通、功能互补方向发展，提升灵巧手整体性能。市场端，加强场景示范应用和规模化推广。通过开放应用场景促进灵巧手在场景实验室、特定环境下开展示范应用，对于技术熟化的，通过政策支持或重点项目支持、加大市场对接和宣传推广等方式，推动灵巧手在更大范围、更多领域的应用。

总体来看，灵巧手发展势必会逐步突破技术障碍，达到技术熟化状态，强化感知能力和操作能力，毋庸置疑，灵巧手最初模仿人手，未来会超越人手。在实际应用方面，未来灵巧手将充分发挥末端执行器更灵活、更实用的功能，促进人形机器人更快更高效地走进各类工业和生活场景。

参考文献

[1]一双机器人"灵巧手"背后的创新密码[EB/OL].(2024-10-23)[2025-6-30].

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1813698562240696308&wfr=spider&for=pc.

[2]张玉茹,李继婷,李剑锋.《机器人灵巧手——建模、规划与仿真》[M].北京：机械工业出版社,2007.

[3]人形机器人灵巧手专题报告：结构向高承载发展，丝杠数量或将倍增[EB/OL].(2024-9-27)[2025-6-30].

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1811308620787267684&wfr=spider&for=pc.

作者介绍

范延强

咨询工程师（投资）

主要从事高精尖产业发展、中小企业发展研究，完成北京市"十四五"时期高精尖产业发展规划中期评估、北京市中小企业发展环境评估、国家新兴产业创业投资引导基金绩效考核等20多项国家和地方咨询服务工作。获全国优秀咨询成果奖1项，北京市优秀咨询成果奖1项。

编辑：张 华

审核：王子强