从三指到五指。
1974 年，日本电工实验室研发出第一款灵巧手 Okada 灵巧手。Okada 由 3 个手指组成， 共 11 个自由度；拇指为 3 自由度，其余手指为 4 自由度。Okada 手质量约 240g，能够 拿起大约 500g 的物体。 20 世纪 80 年代，斯坦福大学研发出 Stanford Hand。Stanford Hand 具有 3 个手指 9 个 自由度，单只手指采用 4 个电机驱动，并利用 N+1 腱结构传动，独立控制 N 个自由度。
20 世纪末，随着嵌入式硬件的发展，多指灵巧手的研究向着高系统集成度和丰富的感知 能力提升的方向发展，进入了快速发展阶段。 美国国家航空宇航局研制了用于国际空间站舱外作业的宇航员灵巧手 Robonaut hand。 由 1 个手腕和 5 个手指组成，共 14 个自由度，并引入腱绳张力传感器控制更加准确。 德国宇航中心先后研制成功了 DLR-Ⅰ和 DLR-Ⅱ灵巧手，共集成了 25 个传感器，使得该灵 巧手产品大大提升了灵活性和感知度。
国内灵巧手研究发展历程
2001 年，哈工大（HIT）联手德国宇航中心（DLR）共同研发了一种利用齿轮以及连杆 传动的 HIT/DLR 灵巧手 DLR 有 4 根手指，每根手指有 3 个自由度。指尖部分采用多连 杆耦合机构，基础关节的 2 个自由度通过差动机构耦合来完成。 北京航空航天大学机器人研究所仿照 Stanford/JPL 手研制出 BH-3 灵巧手，具备 3 根手 指 9 个自由度。BH-985 灵巧手具有 5 个手指，质量小于 1.5kg，采用内置 Maxon 直流 伺服电机驱动，采取齿轮、连杆和钢丝传动。
2020 年，上海交通大学研制了一款气动、多材料 3D 打印、模块化高度集成软指驱动器 组装的灵巧手，具备 5 根手指 11 个自由度。该灵巧手整体尺寸与女性的手掌大小相当， 采取轻便化和模块化设计，手的质量仅为 138g。
2022 年，因时机器人推出灵巧手产品，具备 5 个手指、6 个自由度，整体尺寸接近人手。 拇指手指有 2 个自由度，其他手指有 1 个自由度。采用 6 个带有肌腱的微型线性致动器 驱动，可以用于假肢、服务机器人和教学等领域。
自由度数量
根据自由度与驱动源数量，可将灵巧手分为全驱动和欠驱动两大类。 全驱动灵巧手：驱动源数量与被控制灵巧手的自由度数量相等，缺点在于需要更多的驱 动器，操作较为复杂同时成本更高；欠驱动灵巧手：被控制的自由度多于驱动源的数目， 缺少驱动源的部分进行耦合传动，整体更加简洁，鲁棒性较高，但缺点在于高精度复杂 度高的操作比较难以执行。
结构形式
根据灵巧手结构形式，可将其分为驱动器外置式、驱动器内置式以及驱动器混合置式三 大类。 早期灵巧手一般选择驱动器外置式，主要原因在于早期驱动器整体结构较大，难以嵌入 灵巧手手指关节之中，随着材料、工艺技术的不断发展，使得驱动器内置成为可能。但 由于驱动器外置存在控制难度大、传感器不能反应关节信息等缺点，而驱动器内置存在 关节灵活度下降、整手尺寸较大等缺点，驱动器混合置式应运而生，内外置相结合的方 式提高了手指输出力矩，同时也保证了整手体积得到控制。
驱动方式
根据灵巧手驱动方式，可将其分为液压驱动式、电机驱动、气压驱动、形状记忆合金驱 动四大类。 液压驱动式：常被用于工业机械手中，适合大型抓取作业。 电机驱动式：电机驱动是目前灵巧手主要驱动方式，优点在于体积小、控制能力强、输 出力矩稳定等特点，缺点在于受限于体积会使得整手体积大较为难以控制。 气压驱动式：气压驱动最接近人体肌肉驱动方式，易于控制、能量存储方便，但刚度较 低、动态性能较差。
形态记忆合金驱动式：形状记忆合金的性能较为优良，广泛应用于多个领域，形态记忆 合金驱动的灵巧手适合小型、高精度机器人装配作业。
传动方式
灵巧手的主要传动方式有连杆传动、齿轮传动、带传动以及线绳传动。连杆传动多用于工业商业，结构设计较为紧凑但远距离操作较为困难；齿轮传动主要应 用于工业机器人，传动比相对稳定，传动效率高，但齿轮会导致灵巧手整体质量加大； 带传动结构简单传动平稳，但维护相对较难；线绳驱动是目前灵巧手目前应用最为广泛 的传动方式，最类似于人手的肌腱结构，适合空间狭小且需要驱动自由度数量较多的场 合。
感知方式
机器人灵巧手的感知技术可以分为内部感知和外部感知。
内部传感器：用于反馈机械手自身的位置或力等状态信息。这两种信息是机械手不可缺 少的部分。内部传感器可以使得灵巧手更好地了解自己的状态。内部传感器包括位置传 感器、弯曲传感器和张力传感器。 外部传感器：机器人获取周围环境信息的必要部件。当面对未知的环境和物体时，外部 传感器具有足够的安全性和可操作性。在操作前阶段，使用近端传感器来检测物体与机 械手之间的距离。当机械手接触到物体时，触觉传感器用于提供物体的物理信息和接触 力。外部传感器包括近端传感器、触觉传感器和多模态传感器6。
3.1 国外案例
（1）DLR-HIT Hand II 灵巧手（德国宇航局&哈尔滨工业大学）。该灵巧手高度仿生设计，手指模块化设计集成电机、减速箱、传动结构等，可以实现独 立的手指和手掌运动，同时采用角度、力矩、指尖及阵列触觉等传感器提升灵巧手感知 及反馈能力。
（2）SVH 灵巧手。SVH 灵巧手由德国公司 Schunk 设计研发，具备 9 个驱动器，能够以高灵敏度执行各种抓取操作。弹性抓握表面保证了对物体的可靠抓握。电子装置完全集成在腕关节上。 其具备三大优势，1）低能耗，适用于移动应用领域；2）设计较为紧凑，控制、调节器 和电力电子元件集成在腕关节处；3）轻松连接市场标准的工业和轻型机器人。
（3）Shadow Hand 灵巧手。英国 Shadow Robot 公司推出 Shadow Hand 灵巧手，由 5 根手指和 1 个手掌组成，具 备 24 个关节，20 个自由度，由单独的驱动器驱动控制，具备人手的大部分抓取能力， 同时集成位置传感器、温度传感器、力反馈传感器等提升感知及灵活性。
3.2 国内案例
（1）因时机器人灵巧手。因时机器人推出两款灵巧手产品 RH56BFX/RH56DFX，仿人五指灵巧手采用创新型直线 驱动设计，根据因时机器人官网显示，该灵巧手具有 6 个自由度和 12 个运动关节，结 合力位混合控制算法，可以模拟人手进行诸如弹琴、猜拳等复杂动作。RH56BFX 系列灵巧手又称钢琴手，速度快、抓握力稍小，集成力传感器，适用于弹钢琴及手势交互等场 景。RH56DFX 系列灵巧手抓握力大，速度适中，适用于机器人或假肢的抓取操作。根据 因时机器人官网，两款灵巧手均支持 ROS，可提供 ROS 插件。
（2）TRX-Hand（腾讯）。2023 年 4 月 25 日，腾讯 Robotics X 实验室公布最新机器人研究进展，首次展示在灵 巧操作领域的成果，推出自研机器人灵巧手 TRX-Hand。 在运动能力上，TRX-Hand采用创新的刚柔混合驱动专利技术和自研高功率密度驱动器， 具备 8 个可独立控制关节，重量 1.16 千克，最大持续指尖力可达 15N，最大关节速度 不低于 600 度每秒，可轻松应对不同形状尺寸物体的抓取和操作，柔性驱动的指尖设计 有效提升了手指的抗冲击能力。 在感知能力上，灵巧手在指尖、指腹和掌面均覆盖了自研的高灵敏度柔性触觉传感器阵 列，掌心处安装微型激光雷达和接近传感器，同时每个关节均集成了角度传感器，保证 灵巧手在抓取和操作过程中能准确地感知自身与物体状态信息。
（3）智元机器人灵巧手。2023 年 8 月 18 日，智元机器人召开远征 A1 智元具身智能机器人发布会，会上智元机器人也推出其自研的灵巧手。智元机器人灵巧手拥有12 个主动自由度，5 个被动自由度， 所有驱动均为内置，指尖传感器可以分辨物体颜色、形状、材质，通过指尖传感器视觉 闭环设计，降低了对整体电机的精度需求。
（4）Dexterity Hand（思灵机器人）。思灵机器人五指灵巧手是世界领先的高度集成化和模块化的多指力控机器人灵巧手，由 4 个模块化的多关节手指和 1 个具有主动对掌功能的拇指组成，整手外观上略小于正 常成年男性手，具有拟人的外观和功能。五个手指均具有仿人型的运动轨迹，得益于拇 指的对掌性，五指灵巧手可以复现多种人手的抓取类型。5 个手指均集成有力传感器和 位置传感器等，可实现多传感器融合的抓取算法，以保证机器人手与环境交互的柔顺性。
