人形机器人执行器与灵巧手

01什么是执行器

执行器是把控制信号转换成物理运动的装置，大致相当于肌肉，并不等同于电机。人形机器人主流采用电动执行器：电机配合减速器，把电机天然的高转速换成摆动手臂或支撑体重所需的高扭矩，再由位置和扭矩传感器向控制器反馈状态。人形关节主要使用两类传动。应变波传动由发明者 Harmonic Drive Systems 以 Harmonic Drive 商标销售，它让带齿柔轮在刚性内齿圈中发生椭圆变形，以单级获得高减速比、近零回差和紧凑轻量结构，因此广泛用于旋转式手臂与腿部关节。行星齿轮及其直线运动近亲行星滚柱丝杠，则把滚柱或齿轮布置在中央太阳轮或丝杠周围；其紧凑性略逊，但负载能力和耐久性更高，常用于承重关节和直线执行器。 (Harmonic Drive Systems——应变波传动技术)

液压执行器以加压流体驱动活塞，而不是用电机。早期足式机器人普遍采用液压，因为小型液压缸就能输出巨大力量；但它有泄漏风险、需要持续维护，泵和储液罐也放不进人体尺寸的前臂。因此，2025—2026 年发布的几乎所有新型人形机器人手臂与手部都采用电动而非液压执行器。

02单条手臂需要大量执行器的原因

要让手在三维空间达到任意位置和姿态，至少需要六个独立驱动关节，这与传统 工业机器人机械臂的六自由度逻辑相同。人形手又增加了更难的问题：必须在人体手掌大小的空间里布置足够多的独立驱动关节，才能真正抓握、捏取和操作物体，而不只是围绕单一形状开合。当前一代人形手普遍采用同一办法：把大部分执行器从手掌移到前臂，再用穿过腕部的腱索驱动手指；人类手指同样由前臂肌肉而非手掌内肌肉驱动。这样可减少手部占用空间和运动质量，使必须快速运动的手更轻。

03力／力矩感知

力／力矩传感器测量作用于单一点的力与力矩，通常同时测得六个分量：沿 X／Y／Z 的三个力，以及绕三轴的三个力矩，最常安装在机器人腕部。 ATI Industrial Automation（传感器厂商）是 Novanta 旗下腕装力／力矩传感器与机器人末端工具制造商，也是机器人厂商的标准供应商之一。这类硬件支持柔顺控制：控制器不再盲目跟随预设位置，而能依据力／力矩反馈保持目标接触力（把零件压平但不压坏），或遇到意外阻力时立即退让（例如有人手臂挡住）。这使机器人从只能到达固定点，进化为可与人安全共享空间或处理未知刚度物体的系统。

04触觉感知

触觉传感器更进一步，直接嵌入指尖而非腕部。它不提供整条手臂的一组综合六轴读数，而是感知局部接触：物体接触指尖的具体位置、力度，以及是否开始滑动。这类似人类皮肤的反馈；手指闭合后，安装在手外的相机会失去接触点视野，无法提供同类信息。

Figure AI 在认定现成传感器无法承受真实环境后，为 Figure 03 自研指尖触觉传感器。它能检测小至 3 克的力，约等于一枚回形针重量。公司称，Helix AI 因而能在物体真正滑落前区分稳定抓握与即将滑动。 (Figure AI——Figure 03 介绍)

Analog Devices 展示了更前沿的多模态触觉传感器原型，据称接触细节分辨率最高可达人类指尖的五倍。在 Nvidia GTC 2026 上，ADI 用它驱动一只人形手，仅凭触觉沿网络线找到插座，全程不使用相机；控制策略在 Nvidia Isaac Sim 中训练。 (Analog Devices——触觉感知的未来; ADI 在 Nvidia GTC 2026 的展示)

onsemi 也在 Embedded World 2026 展示了集成于机器人手部的感应式位置传感器。它解决的是相关但不同的问题：精确跟踪关节自身的位置和速度，而非感知外界接触。 (onsemi——Embedded World 2026)

05灵巧手：当前案例

“灵巧手”是行业对多指机器人手的称呼，它能像人手一样操作物体，而不是像工厂夹爪那样只围绕一种形状夹紧。过去一年公布的三种手部设计，展示了团队如何以不同方式解决相同的执行器密度难题：

这不是单一公司的工作。大量上游供应商正争夺执行器与传感器技术栈，包括 Harmonic Drive Systems、日本 Nabtesco 等减速器厂商，以及 Analog Devices、onsemi 等芯片公司，它们专门为人形手开发触觉和位置感知参考硬件。相关上市供应链见 上市股票追踪； 工业机器人则介绍同一套减速传动方案如何在人形机器人采用之前，已驱动工厂机械臂数十年。

06常见问题