靈巧手當(dāng)下正面臨技術(shù)、產(chǎn)品路線、商業(yè)路線均未收斂的發(fā)展現(xiàn)狀。作為人形機(jī)器人的核心零部件，或許靈巧手的發(fā)展比本體更急，野蠻生長(zhǎng)期下暴露的問題，也正是未來(lái)的突破機(jī)遇。
作者：彭堃方
?編輯：呂鑫燚
出品：具身研習(xí)社
WAIC現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)你拿起放大鏡，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：
一邊是高自由度，甚至兼具觸覺和力控，能毫秒級(jí)指令響應(yīng)的五指靈巧手，它能捏起豆腐、玩魔方，和人手能力相差無(wú)幾，但另一邊搭載在本體上或機(jī)械臂上的末端執(zhí)行器卻為二指夾爪，現(xiàn)場(chǎng)演示精細(xì)化操作，如做蛋雕、打麻將。
現(xiàn)場(chǎng)演示所折射出的二指與五指靈巧手的沖突，在廠商試圖展示模型能力的demo中也有跡可循。在一些柔性長(zhǎng)程任務(wù)中，廠商更偏愛用二指夾爪，就算使用五指靈巧手，但大部分抓捏、折疊、遞放等動(dòng)作，也只是通過兩根手指完成。有本體廠商跟具身研習(xí)社透露原因“展示求穩(wěn)，二指確實(shí)更穩(wěn)”。
當(dāng)然這一現(xiàn)象并不只存在于國(guó)內(nèi)，國(guó)外本體廠商曾做過長(zhǎng)時(shí)間干活直播，但全場(chǎng)直播下來(lái)，大多手指工作參與度并不高，也只是在用兩根手指完成。
這現(xiàn)象的背后，究竟是靈巧手本身不好用，還是場(chǎng)景根本不需要靈巧手，抑或測(cè)試和實(shí)際應(yīng)用存在明顯GAP？
具體來(lái)看，有觀點(diǎn)認(rèn)為機(jī)器人靈巧操作的核心所依仗的就是高靈巧度的靈巧手，同時(shí)人類社會(huì)的工具也都是為人手設(shè)計(jì)的，靈巧手自然擁有場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)。但也有觀點(diǎn)認(rèn)為五指存在冗余，在工業(yè)場(chǎng)景中絕大多數(shù)都可以用夾爪完成。
二是，本體廠商需不需要第三方靈巧手？不可否認(rèn)的是靈巧手廠商有自身專精優(yōu)勢(shì)，但會(huì)涉及到和本體的適配性問題。本體廠商是選擇自研進(jìn)行成本控制還是追求高性能，這可能進(jìn)一步演化為長(zhǎng)線利潤(rùn)最大化與短期商業(yè)可行性之間的對(duì)壘。
三是，什么樣的靈巧手才有產(chǎn)品化可行性？目前看靈巧手的評(píng)判維度，不在于單一性能指標(biāo)的突出，而是尋求一個(gè)平衡，在保持性能維持基準(zhǔn)線之上也要具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，六邊形產(chǎn)品或許更受喜。
可見，靈巧手當(dāng)下正面臨技術(shù)、產(chǎn)品路線、商業(yè)路線均未收斂的發(fā)展現(xiàn)狀。作為人形機(jī)器人的核心零部件，或許靈巧手的發(fā)展比本體更急，野蠻生長(zhǎng)期下暴露的問題，也正是未來(lái)的突破機(jī)遇。
靈巧手到底靈不靈？
單從靈巧手產(chǎn)品本身來(lái)看，市面上五花八門的靈巧手已經(jīng)卷出新高度。
靈巧智能的DexHand021 Pro憑借“手腕協(xié)同”能夠復(fù)現(xiàn)出翻腕倒水的操作；強(qiáng)腦科技推出的超輕巧靈巧手Revo2，自重僅383g卻能提起20kg的重物；傲意科技的ROH-AP001能夠?qū)崟r(shí)感知0.1N至25N細(xì)微壓力變化，捏起薯片或是握持重型工具都不在話下……
總的來(lái)看，第三方的靈巧手優(yōu)勢(shì)在于垂直專業(yè)度。一方面，廠商大多是零部件背景出身，如電機(jī)、傳感器，在零件可靠性、規(guī)?；慨a(chǎn)上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，另一方面，又因其較早布局并深耕這一領(lǐng)域，在多項(xiàng)核心技術(shù)指標(biāo)上有明顯身位領(lǐng)先。
前者如因時(shí)機(jī)器人，憑借微型伺服電缸技術(shù)，通過自研空心杯電機(jī)、行星滾柱絲杠及閉環(huán)控制系統(tǒng)，將驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)、傳感高度集成，實(shí)現(xiàn)靈巧手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化與可靠性躍升，目前累計(jì)出貨數(shù)千臺(tái)，并已迭代出第五代產(chǎn)品。
后者像靈心巧手則打破自由度上限，其科研版靈巧手能擁有42個(gè)自由度，遠(yuǎn)超英國(guó)Shadow Hand（24DoF）和特斯拉Optimus第三代靈巧手（22DoF），甚至在自由度這一指標(biāo)上某種程度已經(jīng)超越人手（27DoF）。
盡管如此，但是能看到真正體現(xiàn)模型能力或做精細(xì)化操作的時(shí)候還是二指用得更多。WAIC大會(huì)中銀河通用的機(jī)器人在商超值守、零配件分揀和料箱搬運(yùn)中都是使用二指夾爪。其他廠商在取送飲品、制作冰激凌等場(chǎng)景也是如此。
放著靈巧手不用，首當(dāng)其沖的問題在于，靈巧手似乎沒那么靈巧，具身研習(xí)社在調(diào)研時(shí)，收到很多本體廠商的反饋，有廠商表示，“很多靈巧手買回來(lái)測(cè)試，不到幾小時(shí)就崩潰了?！边€有廠商曾做過橫向?qū)Ρ龋笆忻嫔系暮芏嗉叶疾少?gòu)過，現(xiàn)階段來(lái)看還是二指性價(jià)比更高”。
由此可見，或許靈巧手本身的展示不存在明顯問題，但跟本體適配中會(huì)面臨如延遲響應(yīng)、力控誤差、手眼協(xié)同與多模態(tài)數(shù)據(jù)融合等不適配或難適配的問題。
因此有人選擇親自下場(chǎng)做手，以期達(dá)到不受限于人的目的。本體廠商星動(dòng)紀(jì)元、智元機(jī)器人、宇樹科技等，相繼推出了自研五指靈巧手。
畢竟，自研靈巧手能夠很好地適配自身的運(yùn)控算法，解決手眼協(xié)同以及通信延遲問題。機(jī)器人本體廠商憑借對(duì)自身機(jī)器人的整體架構(gòu)、運(yùn)動(dòng)特性、傳感器布局等的深入理解，在自研靈巧手時(shí)，可以將靈巧手的設(shè)計(jì)與機(jī)器人的運(yùn)控算法進(jìn)行深度協(xié)同，使靈巧手的運(yùn)動(dòng)與機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)更加協(xié)調(diào)一致，提高操作的流暢性和準(zhǔn)確性。
而且，自研靈巧手可以與機(jī)器人的其他傳感器進(jìn)行無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享。比如，在視覺傳感器檢測(cè)到物體的位置和姿態(tài)變化時(shí)，運(yùn)控算法可以迅速調(diào)整靈巧手的抓取動(dòng)作，確保抓取的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。而目前行業(yè)內(nèi)VLA模型有向VTLA多模態(tài)操作模型演變趨勢(shì)，其中靈巧手的觸覺數(shù)據(jù)正是模型迭代的關(guān)鍵。
選擇自研除了適配外，最重要的原因在于成本控制。
靈巧手在整機(jī)成本中約占四分之一到五分之一，是整機(jī)中成本的大頭。在機(jī)器人普遍降本進(jìn)入市場(chǎng)過程中，如何將末端執(zhí)行器的成本下拉，決定了整機(jī)能否真正降到位。
此外，一些廠商推出末端執(zhí)行器甚至有沿途下蛋，通過賣“手”進(jìn)行商業(yè)化的可能。比如帕西尼在“觸覺傳感器－靈巧手－人形機(jī)器人”這條發(fā)展路徑中，靈巧手正扮演著為人形機(jī)器人積累技術(shù)資產(chǎn)與資金回報(bào)的角色。
“手”所面臨的現(xiàn)狀，其實(shí)可以看作“硬件制約軟件”的縮影之一。多位本體企業(yè)創(chuàng)始人曾向具身研習(xí)社表示，目前硬件的狀況并不能完全還原模型能力。
ALL IN ONE還是按需適配？
靈巧手暫未大面積應(yīng)用的背后，不僅僅是自身的發(fā)展因素，還有企業(yè)間的觀點(diǎn)博弈。不管是自研還是第三方靈巧手，現(xiàn)在仍沒有“一定要做五指”的共識(shí)，這種無(wú)共識(shí)的背后是產(chǎn)品邏輯的迥異。
二指夾爪的擁躉，如Grasplt軟件的創(chuàng)作者M(jìn)atei曾有論斷：兩指夾鉗可以解決人類社會(huì)95%的問題，剩下的問題即使有靈巧手也難以解決。然而更能讓人信服的現(xiàn)實(shí)是，二指夾爪能夠有效降低末端執(zhí)行器的成本，優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)。同時(shí)，二指因其單一穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)形式可靠性較高，在特定被夾持零件的重復(fù)性任務(wù)中，便于控制也是行業(yè)考慮的點(diǎn)。
三指夾爪與二指相似。不過它相較二指而言，三角形的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，能夠更好地鉗住不規(guī)則物體。
目前二指技術(shù)成熟度較高，較少企業(yè)單獨(dú)作為產(chǎn)品售賣。但三指產(chǎn)品則普遍售賣并應(yīng)用，如靈巧智能今年5月推出的DexHand021 S、宇樹科技此前桌面操作視頻所用的Dex3-1以及波士頓動(dòng)力Atlas搬運(yùn)貨物時(shí)所用的夾爪。
而做四指、五指靈巧手的廠商，他們認(rèn)為靈巧手與二指、三指夾爪不同在于，諸多精細(xì)操作中，夾爪無(wú)法勝任。從產(chǎn)品邏輯來(lái)看，五指靈巧手可視為絕對(duì)終局，打造一款絕對(duì)通用的手能滿足大部分需求。
這類企業(yè)他們認(rèn)為應(yīng)該追求真正的高靈巧度，低靈巧度的手不如直接做成夾爪。靈巧智能CTO朱豪華說(shuō)“綁住無(wú)名指與小指后，70%的日常操作會(huì)受限”。也有投資人認(rèn)為整個(gè)人類社會(huì)的環(huán)境、工具、場(chǎng)景都是針對(duì)人手結(jié)構(gòu)優(yōu)化的，因此仿生的靈巧手是最適合人類社會(huì)的。
值得注意的是，五指靈巧手是當(dāng)下最受爭(zhēng)議的存在，一部分人認(rèn)為其是整個(gè)行業(yè)的“類人產(chǎn)品形態(tài)”的執(zhí)著，獵豹CEO傅盛曾表示，這源于“人類對(duì)自身形態(tài)的迷戀”，達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人僅用兩根手指即可完成精細(xì)操作。甚至有些企業(yè)采用五指靈巧手并非是為了場(chǎng)景作業(yè)，而是單純地將其視作構(gòu)成“人形”的一部分，這也是靈巧智能CEO周晨所說(shuō)的兩種市場(chǎng)之一，“配在人形和本體上，以樣子出現(xiàn)”。
因此，回到本體企業(yè)來(lái)看，是“夠用就好”選擇夾爪，還是“復(fù)雜場(chǎng)景少不了”五指靈巧手？
總的來(lái)說(shuō)，這些路徑的選擇背后是產(chǎn)品邏輯的博弈，它需要在不同場(chǎng)景下去考慮成本與性能之間的平衡，盡可能地找到PMF（Product-Market Fit，產(chǎn)品－市場(chǎng)匹配）。
不過這存在“階段性的方案選擇”。階段不同，PMF聚焦的痛點(diǎn)也不同，比如工業(yè)場(chǎng)景的痛點(diǎn)可能是“10萬(wàn)次無(wú)故障”，因此二指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不易出現(xiàn)零部件損壞；家庭場(chǎng)景的痛點(diǎn)則可能是“柔性物體精細(xì)操作能力”，因此五指可能在不規(guī)則物體的抓取中完成率更高。
由此也能看見一個(gè)趨勢(shì)，目前機(jī)器人精細(xì)作業(yè)的需求越來(lái)越清晰，隨著場(chǎng)景由結(jié)構(gòu)化向非結(jié)構(gòu)化過渡，標(biāo)準(zhǔn)的工廠作業(yè)向商業(yè)服務(wù)再到走進(jìn)非標(biāo)的家庭，機(jī)器人末端執(zhí)行器的靈巧度要求將會(huì)越來(lái)越高。
最后，靈巧手技術(shù)本身尚未收斂，例如是腱繩傳動(dòng)還是剛性直驅(qū)？技術(shù)路線的分歧導(dǎo)致供應(yīng)鏈碎片化，進(jìn)而供應(yīng)商難以形成規(guī)?；a(chǎn)，成本也高企不下。這些成本傳導(dǎo)到本體廠商也是影響靈巧手選擇的重要因素。
不需要絕對(duì)指標(biāo)
而是相對(duì)平衡
基于行業(yè)技術(shù)演進(jìn)與產(chǎn)業(yè)落地矛盾，靈巧手的競(jìng)爭(zhēng)本質(zhì)已從“參數(shù)競(jìng)賽”轉(zhuǎn)向“多維系統(tǒng)平衡”。
一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子就是，一段時(shí)間本體或者靈巧手廠商在推出靈巧手產(chǎn)品時(shí)都宣稱有著十幾、二十自由度，甚至誕生出“被動(dòng)自由度”這種說(shuō)法。然而現(xiàn)在，“自由度”漸漸不再作為產(chǎn)品噱頭，“不做自由度競(jìng)賽”已經(jīng)是行業(yè)共識(shí)。
事實(shí)上，不做參數(shù)競(jìng)賽，尤其是自由度競(jìng)賽的本質(zhì)其實(shí)還是成本控制。
市面上從不缺好用的靈巧手，如特斯拉22自由度的靈巧手，但降本后仍占本體的17%，約為1臺(tái)基礎(chǔ)版宇樹G1整機(jī)。而擁有24自由度的英國(guó)Shadow Hand市場(chǎng)售價(jià)更是超百萬(wàn)元，抵得上一輛豪華跑車。這顯然不是產(chǎn)品化的邏輯。因此價(jià)格也是優(yōu)先考量的指標(biāo)，有很多廠商深知現(xiàn)有采購(gòu)的靈巧手與自身本體算法耦合度并不高，但勝在性價(jià)比高。
所以，靈巧手追求的就是兩方面：一方面是性能，看的是技術(shù)能否滿足操作需求，另一方面是產(chǎn)能和性價(jià)比，比的是工程化落地。
目前行業(yè)內(nèi)正普遍努力克服「成本－系統(tǒng)參數(shù)－穩(wěn)定性」這一“不可能三角”，追求六邊形戰(zhàn)士，滿足「力量、速度、體積、重量、壽命、自由度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度」等因素之間的多維平衡，這是靈巧手機(jī)器人邁向消費(fèi)者的一道坎。
在這些要素之間，例如要追求工業(yè)場(chǎng)景中的力量、負(fù)載足夠大，就會(huì)因?yàn)椴捎么笈ぞ仉姍C(jī)和剛性材料而犧牲重量。而追求自由度則又可能會(huì)加大驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)的成本、增加零件壞損風(fēng)險(xiǎn)，降低使用壽命與穩(wěn)定性。
當(dāng)然，除了這些指標(biāo)外，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)還在拓展評(píng)價(jià)維度。如靈巧智能CEO周晨認(rèn)為，靈巧手的靈巧應(yīng)該滿足物理靈巧度指數(shù)（IOD）、感知指數(shù)（IOS）和智能指數(shù)（IOI）。
物理靈巧度指數(shù)，包含了關(guān)節(jié)自由度構(gòu)型、操作空間大小等；感知指數(shù)，則在傳感器種類、量程、覆蓋面積、精度與點(diǎn)陣密度等基礎(chǔ)參數(shù)外，重點(diǎn)關(guān)注并測(cè)量手－物交互的動(dòng)態(tài)特性信息，如手物接觸的摩擦；而智能指數(shù)映射了認(rèn)知與決策的進(jìn)化層級(jí)，展現(xiàn)的是手能夠在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的環(huán)境中自主完成多樣化任務(wù)，甚至通過經(jīng)驗(yàn)積累不斷優(yōu)化操作策略。
總的來(lái)說(shuō)，未來(lái)靈巧手到底需要什么樣？技術(shù)的發(fā)展路徑走向何方？尚無(wú)定論。但唯一能感知到的是，機(jī)器人廠商選擇靈巧手時(shí)，看重的一定是多維度的平衡。這與機(jī)器人在當(dāng)前階段追求盡快落地應(yīng)用的需求相呼應(yīng)，能降本、能穩(wěn)定運(yùn)行、能規(guī)?；涞亍⒛懿弧邦櫞耸П恕钡乇ＷC產(chǎn)品完成度，將最具競(jìng)爭(zhēng)力。
行業(yè)從不缺技術(shù)的單點(diǎn)突破，但這些技術(shù)能否從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，還需看各家產(chǎn)品能否將產(chǎn)品力的“玫瑰圖”修正。
WAIC上的靈巧手怪象反映出產(chǎn)業(yè)走向成熟的探索，“以場(chǎng)景定義技術(shù)”的邏輯已然清晰。那些此刻看似“粗糙”的二指夾爪，與未來(lái)可能普及的“六邊形”五指手的博弈，終將在市場(chǎng)的選擇中，沉淀出最貼合產(chǎn)業(yè)規(guī)律的答案。
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