不卷自由度,小米“造手”先看工人怎么干活
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这两年,灵巧手的自由度一路往上堆:6个、12个、22个,最高的科研版已经做到42个。仿佛数字越高,就离人手越近。
但尴尬的是,舞台上能跳舞、能比心的机器人,回到现实里,可能连一个没开封的易拉罐都拧不开,捏生鸡蛋更是难如登天。
能动的关节多,不等于会干活。
所以,小米这次的思路,是反着来的。
10月27日,小米公布了新一代仿生手的核心信息:21个自由度、26个电机混合驱动、1500点高密度全掌触觉。
但小米没有把“21”这个数字先抛出来,而是先讲了一件事:这21个自由度,是从自家汽车工厂1827个标准作业程序(SOP)里“算”出来的。

图片来源:小米技术
21个自由度,来自1827个工厂SOP
要理解小米为什么这么做,得先看这个行业卡在哪里。
自由度,简单说就是手指能独立活动的方向数,是灵巧手最直观的参数,也最容易被当成宣传数字。但现实是,各家对自由度的标注并不统一:有的标“总自由度”,有的标“主动自由度”,被动的、欠驱动联动的也都算进去。
6个到42个之间,数字看着热闹,实际能做的动作差得很远。
更重要的是,自由度不是白给的。每多一个能主动活动的关节,手掌里就得多塞一套驱动、传动和传感,重量、发热、控制复杂度和故障点都会跟着往上走。
而这只手,又是整机里最贵的部件之一。摩根士丹利测算过,灵巧手在特斯拉Optimus的物料成本里占到约17.3%。
于是问题就变成了:工厂里的活儿,到底需要一只手有多少个关节?做少了,抓不住、捏不准;做多了,是在为用不上的灵活性买单,还牺牲了可靠性。
这道题,靠拍脑袋回答不了。做多做少,都得有证据。
小米的办法,是把顺序倒过来:先不设计手,先去看人在工厂里怎么用手。
具体而言,小米技术团队在小米汽车智能制造部中试中心,挑选了16个典型工段、2579个标准作业程序(SOP),对其中1827个做了多角度视频和动作捕捉采集,覆盖70.8%以上的人工工序。采集到的动捕数据经过分类、切片、清洗和重定向,再开展基于人手的多维数据分析和仿真。
说白了,就是给一线工人的手做“工时统计”,看每个关节在干活时到底被用掉了几成。
结论有两层,还挺有意思。

图片来源:小米技术
第一层是:人手的关节,其实没怎么“划水”。
小米用“实际作业中的活动范围÷人手该自由度的平均完整行程”,来衡量每个自由度的利用率,发现在数据覆盖的作业中,几乎所有被测自由度的利用率都超过50%。
这说明,这些关节在实际作业中并非闲置,但“能不能合并”最终要靠耦合性和仿真消融来回答,单靠利用率不足以定论。
第二层是:人手的关节存在天然耦合,不是个个都独立干活。
比如同一根手指上,远节指骨(DIP)的弯曲角度,通常只有中节指骨(PIP)的三分之一,且两者在运动中高度关联。
换句话说,两个独立的主动自由度,在人手上实际是联动的,可以用一个驱动源替代,这就是典型的欠驱动设计。
顺着这个思路,小米团队进一步对工厂采集数据计算了各关节间的自由度相关性,得出欠驱动的仿生依据:若两个关节的相关性超过某个阈值(如0.8),即可认为它们具备欠驱动耦合设计的潜力。
利用率和耦合性给出的是可行范围的大致方向,但区间边界的具体截取还依赖仿真实验的设计和工程约束,小米没有公开这些边界是先验设定还是数据拟合的结果。
真正把这个区间敲定的,是仿真消融实验。
小米团队把不同自由度的手放在仿真环境里反复抓握,结果发现:17—21个自由度这一档,平均稳定抓握成功率比6—15个那档高出15%—38%,其中21个自由度在工厂操作覆盖度和抓握成功率上提升最大。
但再往上加到23个及以上,抓握能力的提升就明显放缓了,堆自由度的边际收益下降。
小米新一代灵巧手21个自由度由此而来:不是炫技,而是在小米自己的工厂场景和仿真测试里,算出来的平衡点。
这个思路,其实踩在了行业的一个共识上。
灵巧智能联合创始人兼CEO周晨讲过一句话,具身智能和汽车、工业机器人“先硬件后软件”的逻辑不一样,是“模型定义硬件”。
只不过,小米把“定义”的起点再往前推了一步:先用真实动作数据,把硬件规格定下来。
但数据只能回答“该做几个自由度”,回答不了另一个问题:这几个自由度,到底怎么塞进一只巴掌大的手里。
自由度定了,不等于手就做得出来
21个自由度,要在巴掌大的地方集成,工程上的矛盾立刻就来了。
先是重量和布局。高自由度最直接的做法,是每个关节塞一个电机,但那样手掌会变成一块又重又烫的铁疙瘩。
小米新一代仿生手选择以腱绳驱动为主,再融合5个直驱自由度,放在负载要求低的关节上,在自由度、负载能力、重量和运动范围之间找平衡。
绳驱电机则挪到小臂部分,手掌重量因此做到324克。末端轻了,转动惯量就小,手的反应就更快。
这里要多说一句:绳驱手的手掌轻,是因为电机被“转移”到了小臂,而不是凭空减重。评价整机时,小臂里的电机和重量仍然要算进去。
这也是为什么腱绳路线虽然被认为更仿生、更适合高自由度,但始终没能一统江湖。
更何况,腱绳本身也有弱点:绳子用久了会蠕变、松弛,张力一变,控制就不准。
灵巧智能总裁兼CTO朱豪华说过一句很直白的话:绳驱技术并不新奇,电梯、吊车都在用,但“工程实现巨难”,不仅涉及摩擦损耗、预紧力稳定性、系统集成复杂度,还要面对设计难度、量产工艺与可靠性等多重挑战。
为了补偿腱绳蠕变带来的非线性控制难题,小米自研了腱绳张力传感器,实时补偿这种非线性,维持绳路驱动的长期一致性和可靠性。
但这个对症的方案能把寿命做到多少,目前没有数据。

图片来源:小米技术
还有发热问题,也不容忽略。
一只手能有多烫?小米给出的数字是,恶劣工况下单手功耗能超过100 W——因为抓握往往是长时间、非周期性地“憋着一股劲”保持动作,电流持续很大。
100W是什么概念?比很多快充手机的峰值功率还高。
为此,小米做了热预测模型,宣称能预测未来5—10分钟的温度分布与变化趋势,估算超温剩余时间,提前进行任务调度、降低关节扭矩及调节风扇转速等热管理措施。
小米团队同步探索了两条热预测模型技术路线:物理机理建模和机器学习在线修正,目前预测精度优于3℃。
考虑到小米机器人采用全身包布设计,在增加美观和亲和力的同时也对散热提出了更高要求,小米还在研究新型散热织物,从高导热材质填充、表面辐射改性、自然吸湿蒸发等多个方向出发,探索高性能散热织物。
这部分听起来“软”,但对要长期在产线上干活的手,恰恰是能不能连续工作的硬指标。
最后是触觉。
小米新一代仿生手继承了前代触觉手套的设计思路,全掌1500点覆盖,指间、指腹、指根处触觉空间分辨率达1mm,掌心达2mm,而且可更换、易维护。
这些触觉点的作用,可以分两层:近处看,是让手在抓握时感知接触位置和力的分布,知道该用多大劲、东西有没有打滑。
往远看,这些和人手同构的接触数据,还是训练模型的核心语料。
灵巧手热度持续,但还没到“交卷”时
看完技术,再跳出来看这件事的分量。
灵巧手赛道现在并不缺热度。
据IT桔子统计,仅2026年上半年,这个赛道融资就超过250亿元,其中,智元拆分出来的临界点,投后估值已经突破10亿美元,专门做手的灵心巧手,目标估值约60亿美元。
但热钱之下,行业连一条统一的技术路线都还没吵完:腱绳仿生但难、连杆稳定但笨、直驱精准但扭矩弱。
特斯拉第三代Optimus虽然也把电机移到手臂,采用丝杠+腱绳复合传动,但这更多是选了个“上限更高”的方向,而且特斯拉自己也是混合方案,不等于终局。
在这种“失焦”的阶段,小米这只手的示范意义,或许不在于证明了哪条路线对,而在于给出了一种不被参数表牵着走的方法:先搞清楚目标场景里,手到底在干什么,再决定给手多少自由度、用什么驱动、怎么散热和感知。
当然,这只手离“交卷”还有距离,有三个边界需要讲清楚。
其一,21这个数字,是在小米自家汽车工厂这一类场景下算出来的。换到家庭里叠衣服、在3C产线上插排线,动作分布变了,最佳平衡点可能就不是21。
更何况,高自由度五指灵巧手在工业场景到底值不值,行业本身也有分歧。高盛今年5月的调研显示,多数厂商当前更倾向轮式底盘加2-3指夹爪,认为这种方案就能覆盖70%—90%的工业应用。
换言之,70.8%覆盖的,只是自家工段,而非全部制造业。
其二,腱绳方案最被诟病的寿命和成本,小米没有公布。行业里即便是复合钨丝腱绳这类耐磨材料,成本仍在万元级别,量产和维护能不能扛住,是比抓握成功率更长期的考验。
不过,对“现在该不该先卷寿命”,行业也有不同声音。章鱼动力创始人、CEO都大龙就认为,现阶段不必先卷寿命,先把能力上限做上去,只要大脑能驱动手完成有价值的操作,寿命问题会在后续迭代和供应链成熟中被解决。
其三,这是一篇技术探索稿,没有量产时间、没有成本或外供的时间表,手掌还在“实习”阶段,不能当成产品落地来读。
但方向是清楚的。灵巧手的竞争,正在从“谁的关节多”,转向“谁更懂手在干活时到底怎么动”。
42个自由度未必是答案,21个也未必是终点。
真正值得记住的,是这次终于有人没有急着刷新数字,而是先去工厂,把一千多个真实动作一个一个数清楚了。
欢欢@盖世汽车供应链
悠悠@盖世汽车
豆豆@盖世汽车





