一、早期探索階段（20世紀60年代-70年代）

1962年，Tomovic和Boni為南斯拉夫的一位傷寒病患者設(shè)計研制了Belgrade手，被認為是世界上最早的靈巧手，Belgrade手是一種仿人假肢手，具有多指結(jié)構(gòu)，能夠模擬人手的基本功能。其驅(qū)動方式相對簡單，主要采用電機驅(qū)動。這種設(shè)計在當時的技術(shù)條件下已經(jīng)較為先進，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的抓取和操作功能。Belgrade手主要用于假肢應(yīng)用，幫助殘障人士恢復部分手部功能。它能夠完成一些簡單的日常操作任務(wù)，如抓取物體等。Belgrade手為后續(xù)靈巧手的研究奠定了基礎(chǔ)。

1974年，日本電工實驗室成功研制了Okada靈巧手，這是早期靈巧手的典型代表。Okada手有3根手指和1個手掌，拇指有3個自由度，另外兩根手指各有4個自由度，手指的每個關(guān)節(jié)由電機驅(qū)動，通過鋼絲和滑輪機構(gòu)實現(xiàn)運動和動力傳遞，能夠完成螺栓擰進螺母等操作。它的出現(xiàn)標志著靈巧手技術(shù)從簡單的夾持器向多自由度的復雜結(jié)構(gòu)邁進。Okada手的質(zhì)量約為240克，能夠抓取約500克的物體。雖然其抓取力和操作力相對有限，但在當時的靈巧手領(lǐng)域已經(jīng)屬于較為先進的水平。Okada手的成功為靈巧手在工業(yè)自動化、假肢等領(lǐng)域應(yīng)用提供了可能性，推動了靈巧手技術(shù)的多樣化發(fā)展。

二、技術(shù)發(fā)展階段（20世紀80年代-90年代）

20世紀80年代至90年代是靈巧手技術(shù)的發(fā)展階段，這一時期的技術(shù)特點主要體現(xiàn)在多自由度設(shè)計、驅(qū)動方式的多樣化以及感知能力的初步集成。

20世紀80年代初，美國斯坦福大學成功研制了Stanford/JPL靈巧手。其設(shè)計目標是為現(xiàn)有的機械臂提供一種高靈活性的末端執(zhí)行器。該靈巧手由J. Kenneth Salisbury博士設(shè)計，有3個手指，每指有3個自由度，手指的關(guān)節(jié)1垂直于關(guān)節(jié)2和3，這種設(shè)計使得手指能夠模擬人手的多種抓取模式。三個手指被配置為兩個手指和一個相對的拇指，類似于人手的結(jié)構(gòu)。該手采用腱繩驅(qū)動，整手使用12個直流伺服電機作為關(guān)節(jié)驅(qū)動器。每個手指的腱繩入口處都安裝了張力傳感器，用于測量拉線的張力，從而實現(xiàn)力的精確控制。這種張力控制閉環(huán)能夠有效補償系統(tǒng)中的摩擦力。與Okada手相比，Stanford/JPL手的靈活性有較大的改善，其控制系統(tǒng)也更為復雜。1982年，美國麻省理工學院和猶他大學聯(lián)合研制了Utah/MIT靈巧手。該手具有4個手指，每個手指有4個自由度，采用2n腱（n個手指）傳動設(shè)計，整手共32個驅(qū)動器。手指的配置類似人手的拇指、食指、中指和無名指，都連接手掌且相對于手掌進行運動。20世紀90年代，德國宇航中心研制成功了DLR-Ⅰ靈巧手，在此基礎(chǔ)上后續(xù)又與哈爾濱工業(yè)大學聯(lián)合研制出DLR-Ⅱ靈巧手。DLR手共集成了25個傳感器，使得該靈巧手產(chǎn)品大大提升了靈活性和感知度。

三、快速發(fā)展階段（20世紀末-21世紀初）

1999年，美國國家航空宇航局研制了用于國際空間站艙外作業(yè)的宇航員靈巧手Robonaut hand，由1個手腕和5個手指組成，共14個自由度，并引入腱繩張力傳感器使控制更加準確。2004年，英國Shadow機器人公司研發(fā)的Shadow手是產(chǎn)品化的典型代表，具有高系統(tǒng)集成度和豐富的感知能力。Shadow Hand是目前最成熟的商品化多指靈巧手之一，廣泛應(yīng)用于科研教育和航空航天等領(lǐng)域。

四、現(xiàn)代發(fā)展階段（21世紀以來）

21世紀以來，靈巧手技術(shù)在集成化、智能化、高自由度、柔性感知、模塊化和新材料等方面取得了顯著進展。這些技術(shù)不僅提升了靈巧手的性能，還推動了其在多個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為未來人形機器人和智能自動化的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。例如，DLR-II手實現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的完全集成化和數(shù)字化，與主處理器之間的連線數(shù)量從DLR-I手的400多條減少到8條；特斯拉Optimus Gen-3靈巧手擁有22個自由度，能夠完成多種靈巧操作；Shadow靈巧手通過集成多種傳感器，實現(xiàn)了高精度的力和位置反饋等等。

五、 商業(yè)化與應(yīng)用拓展

近年來，伴隨著人形機器人的發(fā)展，靈巧手的商業(yè)化進程進一步加速，國內(nèi)眾多企業(yè)和科研機構(gòu)也紛紛投入研發(fā)和生產(chǎn)。例如，中國的因時機器人是國內(nèi)最早實現(xiàn)靈巧手商業(yè)化量產(chǎn)的企業(yè)，其產(chǎn)品在人形機器人本體、假肢廠、終端工廠及高校和科研機構(gòu)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。靈巧智能推出了DexHand021，這款靈巧手具有19個自由度和23個傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)人手33項功能動作中的32項，是國產(chǎn)靈巧手的“佼佼者”。 傲意科技ROHand靈巧手具有11個運動關(guān)節(jié)，能夠輕松完成抓握、側(cè)捏等復雜動作。 帕西尼感知科技研制的DexH13 GEN2靈巧手融合了多維觸覺與AI視覺雙模態(tài)能力，能夠完美模擬人手的復雜動作。同時，靈巧手的商業(yè)化加速也促進了上游零部件技術(shù)的發(fā)展，例如空心杯電機、傳感器、減速器、控制器、絲杠等?。

六、靈巧手的未來

未來，靈巧手技術(shù)將向“更智能、更靈活”的方向發(fā)展：

1.  驅(qū)動系統(tǒng)：未來，驅(qū)動系統(tǒng)將朝著更高精度、更小體積的方向發(fā)展。比如，無刷空心杯電機將成為主流，它不僅能提供更大的動力，還能實現(xiàn)更精準的控制。

2.  傳動系統(tǒng)：腱繩傳動將繼續(xù)占據(jù)主導地位，但其材料和結(jié)構(gòu)將不斷優(yōu)化，以提高靈活性和可靠性。

3.  感知系統(tǒng)：未來的靈巧手將配備更靈敏的傳感器，不僅能感知物體的形狀和硬度，還能識別物體的材質(zhì)和溫度。

4.  智能化：隨著人工智能和機器學習技術(shù)的發(fā)展，靈巧手將變得更加“聰明”。它不僅能通過編程完成任務(wù)，還能自主學習和適應(yīng)不同的場景。比如，通過觀察人類的動作，然后模仿完成相同的任務(wù)。

七、市場可期

根據(jù)市場研究機構(gòu)的測算，2024年全球靈巧手市場規(guī)模為76萬只，隨著人形機器人產(chǎn)業(yè)化的加速，靈巧手的市場需求將持續(xù)增長。預計未來五年內(nèi)將以年均20%以上的速度增長，到2030年將突破141萬只。

工業(yè)自動化和人形機器人是靈巧手的主要應(yīng)用領(lǐng)域，此外醫(yī)療、特殊環(huán)境應(yīng)用及家庭服務(wù)領(lǐng)域也在快速崛起。靈巧手正以其強大的功能和廣泛的應(yīng)用，開啟智能交互的新時代。它不僅是機器人的一只“手”，更是人類智慧的結(jié)晶。隨著技術(shù)的不斷進步，靈巧手的性能將不斷提升，成本也將逐漸降低，這將進一步推動它的普及應(yīng)用。