近年来,中国在机器人灵巧手领域的研发取得了显著进展,让机器人手指的灵活性和功能性迈上了新的台阶。通过在结构、感知和智能控制等方面的持续创新,中国的机器人“手”指正从简单的抓握工具,向能够完成复杂精细操作的智能部件演进。

在结构设计上,中国科研团队探索了多种技术路径,以平衡刚性、柔性和成本。其中,仿生设计是一大亮点。一些团队从人体肌腱结构中获得灵感,采用高强度、轻量化的柔性“腱绳”(如原本用于纺织的UHMWPE纤维)作为传动系统。这种设计不仅减轻了手臂重量,还赋予了机器人手指类似人手的柔顺性和流畅的关节活动能力。此外,中国地质大学(武汉)的团队研发出一种“刚—柔—软”结合的仿人手指,它融合了刚性骨骼的承载力、柔性关节的灵活性以及软体硅胶皮肤的安全性,使其既能抓起重物,也能稳定处理鸡蛋、豆腐、薯片甚至活体青蛙等极为脆弱的物体。

要实现灵巧操作,仅有灵活的结构是远远不够的,精准的“触觉”感知能力是关键。在这一领域,中国团队也取得了多项突破。中国科学技术大学的团队研制了一款可以嵌入机器人指尖的微型六维力/力矩传感器,它体积小、重量轻,既能感知羽毛般的轻触,也能承受锤击的冲击,为机器人提供了关键的力反馈信息。清华大学的团队则从鸽眼能感知多光谱的特性中获得启发,开发出一款集成了多光谱成像、摩擦电传感等多种能力的仿生触觉传感器。这款传感器能让机器人在接触时感知物体的材质、纹理、温度和形状,甚至可以分辨出一根头发丝的粗细,还能准确识别盲文,其综合感知能力已经超越了人类。小米等公司也在其灵巧手方案中集成了覆盖整个手掌的触觉传感器,以高效采集操作数据。

凭借结构和感知的双重突破,中国机器人手指已经能够胜任一系列高难度的精细任务。在实验和展示中,这些灵巧手不仅能完成穿针引线、拧瓶盖、泡茶、包饺子等日常生活中需要高度协调的动作,甚至还能熟练地“盘核桃”,这要求机器人能实时感知核桃的转动并毫秒级调整五根手指的力度与配合,是灵巧操控能力的极致体现。
这些能力的实现,同样离不开人工智能大模型的赋能。通过在仿真环境中进行大规模训练,以及运用“一台学会、所有同类机器人共享”的技能更新机制,机器人的学习效率大大提升。这使得灵巧手不再是只能执行预设程序的机械臂,而是具备了一定的自主决策和适应能力的智能体。
目前,中国的机器人灵巧手正从实验室走向产业应用。一方面,完整的本土产业链正逐渐形成,从微型电机、驱动系统到传感器,百余家企业的协同研发使得灵巧手的成本不断下降,一些高性能的国产灵巧手已经成为部分国际机器人厂商的“标配”。另一方面,其应用场景也在不断拓宽,除了在工业制造领域完成精密装配,也在医疗康复、智能服务、智慧农业等领域展现出巨大的潜力,为应对多样化、复杂任务开辟了新的可能。