靈巧手是機(jī)器人的靈魂，是機(jī)器人復(fù)用人類生產(chǎn)所用工具的關(guān)鍵。特斯拉推出人形機(jī)器人Optimus以來，其靈巧手為了向仿人手方向進(jìn)化，就在持續(xù)探索迭代。

由于機(jī)器人靈巧手集結(jié)構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)研發(fā)于一體，其難點(diǎn)貫穿機(jī)械設(shè)計、驅(qū)動控制、傳感反饋、算法優(yōu)化等多個層面，目前全球靈巧手研究與產(chǎn)業(yè)化的主流方向普遍圍繞著體積、自由度展開。

近日，機(jī)器人大講堂獨(dú)家獲悉，南京一家企業(yè)就在產(chǎn)品上完美兼顧了體積和自由度特性，突破了體積-自由度-性能的“不可能三角”，這款名為EC-DexHand-5F的靈巧手，不僅有著20個主動自由度，而且尺寸是目前市面上能找到最小的一款！

這款產(chǎn)品將在4月15日在北京舉辦的2025人形機(jī)器人與具身智能產(chǎn)業(yè)大會上首次公開亮相。

▍20自由度最小靈巧手

靈巧手產(chǎn)品技術(shù)難度大，行業(yè)也大多存在“虛標(biāo)”。據(jù)機(jī)器人大講堂了解，目前市場上很多靈巧手企業(yè)雖然標(biāo)稱“20自由度”，或者“16+自由度”，但實(shí)際都會注明“主動自由度12個”等字樣，這類產(chǎn)品一般很難獲得海外企業(yè)以及高校實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可。

原因是在機(jī)械領(lǐng)域，自由度大多是指機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動時所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目，市面上大部分所謂20自由度靈巧手，本質(zhì)上都達(dá)不到20個自由度，其真正的自由度只有其注明的主動自由度。為此，今年2月份韓國機(jī)器人技術(shù)公司Tesollo推出的五指仿人機(jī)械手Delto Gripper-5 Finger（DG-5F）一度宣稱是全球市場上最小以及真正擁有20個獨(dú)立自由度的產(chǎn)品。

相比TESOLLO的DG-5F，本次因克斯推出的EC-DexHand-5F不僅尺寸更小，其體積完全與成年男子手一樣大，而且自由度分布更接近人類的手，便于使用其他設(shè)備獲取人手的狀態(tài)來遙操靈巧手采集數(shù)據(jù)。

就技術(shù)上而言，機(jī)器人靈巧手的復(fù)雜程度遠(yuǎn)超其他機(jī)器人部件，在更小的體積實(shí)現(xiàn)更多的自由度并非易事。因?yàn)樵谟布Y(jié)構(gòu)設(shè)計上，靈巧手每個關(guān)節(jié)自由度的微型化設(shè)計都需平衡緊湊性與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，例如仿生手指需容納驅(qū)動單元、傳動機(jī)構(gòu)及傳感器，同時需要兼顧輸出力或響應(yīng)速度的平衡，外表材料選擇也需兼顧輕量化與耐用性、適應(yīng)性和剛性。

在軟件算法上，高自由靈巧手的實(shí)時求解由于涉及高度冗余的數(shù)學(xué)優(yōu)化問題，更是需通過雅可比矩陣偽逆或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速生成可行解。例如多指協(xié)同操作時，需動態(tài)規(guī)劃各關(guān)節(jié)力矩以避免自碰撞，并適應(yīng)不同物體的形狀與重量，這對計算資源的實(shí)時性要求極高。此外，阻抗控制則需精準(zhǔn)建模環(huán)境剛度與阻尼參數(shù)，動態(tài)擾動下的穩(wěn)定性保障仍是難題。

因克斯的做法突破了原有的結(jié)構(gòu)，其在EC-DexHand-5F上采用了獨(dú)創(chuàng)的關(guān)節(jié)小型化方案，將手指每個活動關(guān)節(jié)都做成一個獨(dú)立的關(guān)節(jié)模組，并集成了電機(jī)、減速器和驅(qū)動器。這種分布式驅(qū)控設(shè)計可讓靈巧手像“積木”一樣靈活組合拆解，避免如交叉肌腱或聯(lián)動齒輪等傳統(tǒng)設(shè)計中多關(guān)節(jié)傳動鏈的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，降低了整體機(jī)械復(fù)雜度。

為了防止過熱損傷，延長模組壽命，EC-DexHand-5F還在如此小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了每個關(guān)節(jié)配置雙編碼器和溫度電機(jī)溫度傳感器，這種設(shè)計有效保證了電機(jī)過溫失效，顯著降低機(jī)械磨損與熱衰減風(fēng)險，提高了產(chǎn)品的可靠性，讓靈巧手?jǐn)嚯娭貑⒘阄徊粊G失，便于落地到真正的場景中。

更進(jìn)一步拆解，其內(nèi)部電機(jī)采用的是直流無刷電機(jī)，經(jīng)過因克斯數(shù)次優(yōu)化，已經(jīng)能做到在保證較大扭矩輸出的同時，平衡低齒槽轉(zhuǎn)矩，讓指關(guān)節(jié)力矩輸出更加平穩(wěn)和柔順。由于將每個指節(jié)做成獨(dú)立的關(guān)節(jié)模組，這種做法簡化了逆運(yùn)動學(xué)求解，多個單自由度閉環(huán)控制，所以靈巧手的指節(jié)控制協(xié)議也與因克斯關(guān)節(jié)模組通信協(xié)議能保持一致，便于客戶上手，同時該設(shè)計還同時支持伺服控制、力位混控、力矩控制、電流控制、阻尼模式等，降低了算法復(fù)雜度，且模式切換可以無縫銜接，不需要斷電重啟。

（手指末端關(guān)節(jié)驅(qū)控一體）

目前，EC-DexHand-5F指節(jié)力矩最大可達(dá)2Nm，最大負(fù)載2kg，已經(jīng)足夠滿足機(jī)器人在人類日常生活中的任務(wù)操作需求，而且EC-DexHand-5F的指節(jié)驅(qū)動則采用高精度的驅(qū)動芯片，電流控制精度可以達(dá)到0.1A的有效值，因此指節(jié)力矩精度能夠突破0.05Nm以上，從而能夠完成更多精密操作。

可以預(yù)見，基于模塊化關(guān)節(jié)與冗余散熱設(shè)計，EC-DexHand-5F在壽命與可靠性方面也會有著更優(yōu)表現(xiàn)。因克斯透露，公司已規(guī)劃針對工業(yè)、醫(yī)療等典型場景的壽命壓力測試，計劃于2025年發(fā)布完整的可靠性驗(yàn)證報告，為不同領(lǐng)域用戶提供量化選型依據(jù)。盡管使用壽命數(shù)據(jù)仍需結(jié)合具體工況實(shí)測最終驗(yàn)證，但基于實(shí)驗(yàn)室加速老化測試與同類模塊的歷史表現(xiàn)，因克斯這款產(chǎn)品將在耐久性情況上同樣值得期待。

▍交期與價格一覽

成本與可靠性的平衡是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。由于高精度傳感器、定制化關(guān)節(jié)與仿生材料的成本高昂，往往限制了全球靈巧手的大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用。

在價格方面，韓國的ILDA hand售價為5萬美金一只，英國的Shadow robot靈巧手售價高達(dá)10美金一只，Alt-bionic的靈巧手也需要3萬美金一只，TESOLLO推出DG-5F雖未公布售價但預(yù)計也達(dá)到數(shù)萬美金，國產(chǎn)低自由度靈巧手售價則已經(jīng)來到了2萬～7萬元人民幣。

因克斯的EC-DexHand-5F相較國外同類型產(chǎn)品，在體積與自由度方面有著明顯優(yōu)勢，但目前初步售價僅定為20萬元人民幣，國外售價也僅在3萬美金，以便于更準(zhǔn)確覆蓋更大范圍的科研以及產(chǎn)業(yè)用戶，未來基于用戶反饋實(shí)現(xiàn)持續(xù)的迭代。

因克斯對機(jī)器人大講堂透露，之所以制定20萬元人民幣的銷售價格，并非旨在與國內(nèi)同行進(jìn)行價格戰(zhàn)，因?yàn)?0萬元的價格對于大多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)會是一個較大的需求分水嶺。但是20萬元的價格背后所蘊(yùn)含的新技術(shù)架構(gòu)，卻可以吸引全球更多關(guān)注靈巧手科研以及產(chǎn)業(yè)化落地的探索者。

EC-DexHand-5F這種獨(dú)特的20自由度設(shè)計，每個關(guān)節(jié)均可實(shí)現(xiàn)反驅(qū)，可做力反饋和力控，非常符合具身大模型訓(xùn)練的需要，能夠讓人形機(jī)器人與具身智能體的靈巧操作真正朝著“指尖級”能力進(jìn)化，技術(shù)優(yōu)勢非常明顯。

機(jī)器人大講堂獲悉，目前physical intelligence（Pi）團(tuán)隊已經(jīng)與因克斯建立聯(lián)系，前者就對該項技術(shù)表現(xiàn)出了極大的興趣。因克斯計劃5月份正式開始陸續(xù)出貨第一版產(chǎn)品，以幫助首批合作開發(fā)者占據(jù)領(lǐng)先的優(yōu)勢。

同時，因克斯也直言，該款產(chǎn)品目前已經(jīng)解決核心零部件的量產(chǎn)問題，后續(xù)產(chǎn)品優(yōu)化還會根據(jù)用戶反饋持續(xù)進(jìn)行，未來隨著產(chǎn)能的提升和銷售的上漲，以及未來降本工作的開展，售價也有望逐步下調(diào)，這將為其未來攻下海內(nèi)外市場打下更加堅實(shí)的基礎(chǔ)。

▍更多產(chǎn)品系列

非常值得關(guān)注的是，在本次大會上，因克斯還帶來了另外兩個系列的產(chǎn)品，來助力人形機(jī)器人和具身智能行業(yè)發(fā)展，分別是BMS的機(jī)器人專用智能電池和輕量化諧波關(guān)節(jié)模組。

（ENCOS智能電池）

因克斯目前發(fā)布三款智能電池分別是EC-BAT48V-240Wh、EC-BAT48V-468Wh和EC-BAT48V-2986Wh，這三款將在5月中旬陸續(xù)出貨。這三款型號主要運(yùn)用場景是小人形機(jī)器人（1m高度）、中型人形機(jī)器人（1.4m高度）、全尺寸人形（1.8m高度），同樣也適合小四足（15kg重）、中型號四足（30kg重）和工業(yè)級四足機(jī)器人（60kg重）等。因克斯智能電池采用最新的三元鋰21700圓柱電池，能量密度高達(dá)300Wh/kg。具備六大保護(hù)功能：過充保護(hù)、過放保護(hù)、三級過流保護(hù)、10us低延時短路保護(hù)、過溫保護(hù)以及支持容性負(fù)載的預(yù)放保護(hù)。有效保護(hù)電池，避免損壞，支持485、CAN通訊、具備無線模塊，實(shí)現(xiàn)高速回傳電池電壓、電流、溫度等狀態(tài)信息。

對于跨界推出智能電池，因克斯團(tuán)隊稱，其主要考慮的是用于提高機(jī)器人的整體用電安全性。由于目前產(chǎn)業(yè)界缺乏一定整合，開發(fā)者外購電池方案往往很難滿足產(chǎn)品的一體化設(shè)計需求，因此，因克斯嘗試將關(guān)節(jié)模組，通信模塊、智能電池三者合并為一個完整的機(jī)器人動力解決方案，以此降低機(jī)器人的硬件制造門檻。此舉也有望縮短開發(fā)者研發(fā)周期，專注于整機(jī)設(shè)計和落地場景，并更好解決企業(yè)量產(chǎn)化問題，為人形機(jī)器人整機(jī)以及具身智能企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品落地提速。

關(guān)于輕量化諧波關(guān)節(jié)模組，因克斯推出的也是三款，分別是EC-A3814-H14-107、EC-A5013-H17-100、EC-A6013-H20-100。三款產(chǎn)品主要性能如下。

三款模組的性能非常強(qiáng)悍，相比于普遍用于協(xié)作機(jī)器人場景的諧波模組，因克斯的產(chǎn)品重量輕了將近1/2，更加適用在C端場景使用。推出這三款性能階梯的產(chǎn)品，因克斯團(tuán)隊主要考慮的是把場景聚焦在人形機(jī)器人的手臂，咖啡、奶茶機(jī)器人等對關(guān)節(jié)模組重量比較看重的場景，這三款產(chǎn)品可以通過不同的組合實(shí)現(xiàn)2～5kg的機(jī)械臂設(shè)計，能滿足絕大多數(shù)針對C端場景的機(jī)器人需求。

（EC-A3814-H14-107、EC-A5013-H17-100、EC-A6013-H20-100圖）

同時因克斯稱，也會在近期推出中空版本的行星關(guān)節(jié)模組，將進(jìn)一步利于機(jī)器人的走線和外觀設(shè)計。

▍關(guān)于企業(yè)

因克斯智能科技有限公司自2022年成立以來，一直以專注品質(zhì)，追求極致為理念，堅定看好人形機(jī)器人和具身智能賽道，與客戶共同成長。

目前公司月產(chǎn)能為4000個關(guān)節(jié)，已經(jīng)初步建設(shè)完整的生產(chǎn)流程體系，保證產(chǎn)品的品質(zhì)，到今年年底，計劃實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)能1萬臺關(guān)節(jié)，并且與客戶一起搭建更加完善的供應(yīng)鏈體系。