灵心巧手技术

该技术由灵心巧手投递并参与金猿组委会×数据猿×上海大数据联盟共同推出的《2025大数据产业年度创新技术》榜单/奖项评选。

本发明公开了一种对不规则物体进行抓取的灵巧手，涉及软体机器人技术领域，包括安装支架，安装支架的外侧设置有调节机构，安装支架的外侧设置有吸附机构，调节机构包括旋转调整单元，旋转调整单元设置于安装支架的外侧，旋转调整单元方便对大拇指的位置进行旋转调整，调节机构还包括弯曲调整单元，弯曲调整单元设置于安装支架的上方，弯曲调整单元与旋转调整单元配合使用，弯曲调整单元方便对四个手指的弯曲状态进行调节，吸附机构设置于安装支架的右侧，此对不规则物体进行抓取的灵巧手，通过设置有旋转调整单元、弯曲调整单元和吸附机构，避免灵巧手在使用时，不能对灵巧手的姿态进行调整，从而无法对不规则物体进行拿取的问题。

在机器人末端执行器领域，如何稳定、自适应地抓取与操作形状、尺寸、质地各异的不规则物体，一直是制约机器人迈向更广泛应用场景的关键瓶颈。传统刚性机械手依赖高精度轨迹规划与复杂的力控算法，在面对不确定性高的非结构化环境时，往往存在适应性差、抓取策略单一、易对易碎物造成损伤等问题。近年来，软体机器人技术的兴起为解决这一问题提供了新思路，其固有的柔顺性与连续变形能力能够更好地适应物体轮廓，实现温和、安全的交互。然而，纯软体手结构也普遍面临输出力有限、定位精度相对较低、响应速度慢等挑战。

基于上述背景，本专利提出了一种创新性的融合软体机器人顺应性优势与直驱型机构精准可控特点的混合构型灵巧手。该设计旨在突破单一技术的局限，通过一种模块化、可重构、刚柔耦合的系统架构，实现对不规则物体高效、可靠且适应性极强的抓取操作，其核心价值在于解决了传统方案因姿态固定、抓取模式单一而导致的“无法有效应对目标物几何与物理特性高度不确定”这一根本性难题。

本灵巧手的设计哲学源于对人类手部抓取机理的仿生学解构与工程化重构。不同于简单复制生物外观，本设计抽象并强化了人手抓取中的两个关键自由度：拇指的对掌位姿调整与四指的协同弯曲包络，从而形成了“主动姿态调节+协同自适应包裹”的双重抓取策略。

多自由度姿态精确调节机构是实现灵巧手“通用性”与“适应性”的核心，由旋转调整单元与弯曲调整单元协同构成，共同实现拟人化的精细位姿控制。

拇指多向位姿调节单元：该单元并非简单的旋转关节，而是一个具备至少两个自由度（如轴向旋转、偏摆）的高传动比微型驱动模块。其直接集成于安装支架侧方特定区位，驱动拇指基座实现大范围的球面空间位姿调整。通过精密控制，拇指可在抓取前根据目标物的大致轮廓和预定抓取点，调整至最优的对掌位置（Opposition Position）。这一功能模拟了人类根据物体形状预先调整拇指角度的能力，从根本上扩展了灵巧手对不同尺寸、不同抓持点物体的兼容性。其驱动方式可采用微型伺服电机直驱或结合谐波减速器，确保响应快速、定位精确。

四指协同弯曲驱动单元：针对四指（食指、中指、无名指、小指）的弯曲动作，本设计将所有手指的驱动源分散布置于手掌（安装支架）内部，通过刚性传动元件进行直接驱动，既保证了足够的输出力与可控性，又赋予了手指末端良好的适应性。控制单元可独立或协同控制各手指的弯曲程度，实现从精密捏取到强力抓握等多种抓取模式（Grasping Pattern）的平滑切换。

本灵巧手通过上述关键技术的有机融合，实现了以下综合性能提升：

1.卓越的环境与对象适应性：结合主动姿态预调整与柔顺包裹，能够从容应对从精密电子元件到粗糙工业毛坯件，从刚性体到易碎品（如水果、蛋糕）等广泛对象。

2.抓取策略的智能与多元化：控制系统可根据传感器（如视觉、触觉）反馈，灵活组合拇指位姿、四指弯曲曲线和吸附力，动态生成最优抓取策略，实现捏、抓、钩、托、吸附等多种操作模态。

3.刚柔并济的性能平衡：在保持安全、顺应性优势的同时，通过直驱的传动设计和刚性支撑结构，保证了足够的负载能力、响应速度和控制精度。

4.系统的可靠性与可维护性：模块化设计使得驱动单元、传感单元可以独立维护或更换，降低了使用和维护成本。

本专利所阐述的灵巧手技术，代表了面向非结构化环境操作机器人末端执行器的一个重要发展方向。它通过系统性的构型创新，构建了一个高度通用、智能且可靠的抓取平台。该技术有望在物流分拣、家庭服务、医疗康复、太空探索及特种作业等领域发挥重要作用，为解决机器人“最后一厘米”的复杂操作难题提供了极具竞争力的工程解决方案。

基于本项专利技术，灵心巧手开发推出了Linker Hand R30全直驱开源灵巧手，该灵巧手具备23个自由度，将专利中所使用驱动源升级为自研高性能指关节执行器，并内置支持压感、触觉、视触觉等多种高精度、高灵敏度传感器，实现了高达1397个触觉点的全方位的触觉捕捉，从而将专利原型成功缩小到常规人手尺度，可广泛应用于全尺寸人形机器人。

·带队负责人姓名：周永

带队负责人个人简介：灵心巧手创始人周永Alex zhou，具有10年机器人研发经验，2017年开始，他领导团队成功研发了一款智能室外无人车，该车配备先进的传感器和自主导航系统，能够在复杂环境下自主行驶，并在中国商飞、环球影城、港珠澳大桥等知名项目成功落地。此外，Alex还带领团队开发了柔性机器人，该机器人结合了柔性材料和先进具身智能系统，有高度灵活的柔性手，具有出色的灵活性和适应性，可用于医疗手术、危险环境作业等领域，为人类创造了全新的更安全、高效的工作方式。

·隶属机构

灵心巧手(Linkerbot)是以“创造万物”为使命的全球灵巧手领军企业(Clever hands create everything)。目前研发团队超300人，专注于灵巧操作的具身智能解决方案，占全球高自由度灵巧手80%以上市场份额，是目前全球唯一实现高自由度灵巧手千台量产的公司。获得2024年中关村仿生机器人大赛灵巧手赛道第一名，2025年中关村具身智能机器人应用大赛产业生态与场景应用双一等奖，入选福布斯「Asia 100 To Watch 2025」、The Information「50 Most Promising Startups 22025」等多项重磅榜单。被斯坦福、剑桥、清华北大等多个实验室，荣耀、中兴、美的、富士康等多个公司使用。

我是在某次展会上见到了该项专利的原型机，我认为其展现出的工程集成创新思维与明确的问题导向极具价值，是一款有望解决我们特种机器人行业实际痛点的潜力技术。

从产品应用性来看，该专利技术直击特种作业场景的核心需求——对未知、不规则物体的可靠抓取。无论是爆炸物处置中的可疑物品转移、灾后废墟中的生命探测还是物资抓取，传统夹爪往往因适应性不足而失效。本设计提供了高度的操作冗余和容错性。其模块化架构也符合我们对于设备便于快速维护、现场更换部件的严格要求。

就市场影响而言，该技术若能量产并优化成本，有望在排爆机器人、极限环境作业机器人、特种物流机器人等细分领域开辟新的产品差异化优势。目前市场上多数灵巧手要么成本高昂（如宇航级），要么功能单一、适应性有限。此项专利提供了一种在性能、成本与可靠性之间可能取得良好平衡的解决方案。它不仅能够提升现有特种机器人平台的任务能力边界，甚至可以催生新一代专门用于精细操作的轻量化机器人臂端系统，创造新的市场增长点。

——北京某人形机器人公司联合创始人

我们从学术探索与创新孵化的角度，对这项专利感到十分兴奋。它不仅仅是一项技术发明，更像是一个启发跨学科研究、连接学术理论与工程实践的优秀载体。

该专利为我们协会提供了一个绝佳的仿生与智能硬件综合实践案例。它系统地展示了如何将生物机理（拇指对掌、多指协同）转化为可实现的机械结构、驱动方案和控制系统。协会在研发服务机器人或参与各类竞赛时，经常受限于末端执行器的通用性。这项技术所体现的模块化设计理念和刚柔融合思想，极具教学和借鉴意义。我们可以想象，基于其核心原理开发的开源版本或简化模型，将能极大地激发创新热情，应用于助老助残、家庭服务等更广泛的机器人应用场景设计中。

技术潜力方面，我们认为其最引人入胜之处在于它开启了“硬件自适应”与“软件智能控制”深度融合的探索之门。手本体的高度适应性，实际上降低了对上游感知与规划算法的绝对精度要求，为基于学习（如模仿学习、强化学习）的抓取策略提供了更宽容、更接近真实的训练与执行环境。这非常契合当前机器人学研究的前沿方向。可以借此平台研究如何让算法更好地与这种新型硬件特性结合，实现“智能涌现”，它可能成为连接机构创新与人工智能算法创新的一个理想桥梁。

——复旦大学人形机器人创新协会｜GEIA全球具身智能加速器