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灵巧操作头号玩家:Sharpa把指尖「触觉」进化到全面「体感」

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灵巧操作头号玩家:Sharpa把指尖「触觉」进化到全面「体感」

这家禾赛科技创始团队再出发的具身智能创业公司,过去一段时间最鲜明的标签,就是高自由度触觉灵巧手。

正在进行中的 IROS ,Sharpa又把这件事往前推进了一步,第一款 全自研通用人形机器人D01来了:

为什么Sharpa要开始做机器人的本体,甚至连“怎么学会操作”的数据入口都一起做了?

IROS现场,三款产品各是什么

这台机器人最值得关注的几个数字,也都围绕灵巧操作展开:手臂载荷自重比接近1:1,最大末端执行器速度超过10.5m/s,通信频率达到1000Hz,重复定位精度0.2mm,球形腕关节采用1:1人体尺度设计。

“高载荷能力”让手臂在动作过程中仍然有足够的作业余量;0.2mm的重复定位精度,则把能力继续往精细操作推进。

机器人面对复杂任务时,速度、力量和精度很少能单独存在,D01的设计重点也就在这里。

D01电子皮肤覆盖全身,触觉覆盖上半身 ,触觉采样率达到100Hz,力感知范围0.1—20N,力分辨率0.2N。机器人因此可以直接感知轻触、碰撞和外部作用力。

Sharpa这样执着于“触觉”的原因,要放到人形机器人真正进入工作空间——也就是灵巧操作环境中才更明显 :

视觉可以提前告诉机器人“前面有一个东西”,但接触发生之后,机器人还需要知道“哪里碰到了、受力多大、接触有没有发生变化”。

比如接住一个高速下落的物体,机器人需要在极短时间内调整手臂和手指的状态;又比如人在旁边工作时碰到了机器人的手臂,机器人需要判断这个外力来自哪里、是否需要改变当前轨迹。对于这些瞬间发生的物理事件,单靠视觉很难提供完整的信息。

人的身体其实一直在做这件事。手指感知到物体滑动,会下意识增加握力;手臂碰到桌面,会改变下一步运动;身体受到外力,也会马上调整姿态。

大量动作并不需要先编排成一个文字版的“思考链”指导执行,身体本身就提供了实时反馈,D01把电子皮肤铺到手臂和胸部,相当于把这种“身体反馈”也纳入机器人感知系统。

D01核心交互区域触觉全覆盖,改变的是机器人身体在控制系统里的角色:从单一的异常检测或者事后记录,升维成动作调整的一部分。

再看 W02,“新一代全触觉超紧凑、轻量化灵巧手” ,这里出现了一个有点让人吃惊的变化: 上一代W01有22个主动自由度,W02反而减少到21个 。

根据Sharpa的应用调研,这个自由度在常见抓取和手内操作中的使用频率较低,对任务贡献有限,因此W02简化了对应结构,也减少了机械复杂度和潜在失效点。

这也是W02最值得看的地方之一: 灵巧手继续增加能力,未必意味着自由度数字必须一路上涨 。

另外,W02把21个主动自由度塞进了更紧凑的结构里,整手尺寸相比W01缩小约30%,重量也进一步降低。这样做直接带来两个变化:前臂负载下降,同时更容易装进按照人手尺寸设计的工作空间。

比如W02实现了“零抓握半径”,能够更稳地处理筷子、细线等小直径物体。指尖采用高分辨率视觉触觉传感器,力感知范围为5mN—30N,空间分辨率1mm;手掌其他区域则由电子皮肤覆盖,力感知范围0.1—20N、空间分辨率5mm。

也就是说,W02的触觉覆盖已经从“几个指尖”扩展到整只手,机器人可以同时获得来自指尖、手指和手掌的接触信息,这对于细小物体和连续手内操作尤其重要。

这里值得注意的,是Sharpa把“小型化”和“触觉覆盖”放到了同一个工程约束里:一只手既要塞进人类工作空间,又要保留足够的接触感知。

最后是 AE01,这是一款“高保真外骨骼触感数据手套”,主要用于精准遥操作和第一视角数据采集 。

AE01通过22个编码器精准捕捉操作者的自然手部动作,并将其实时映射至机器人,实现更自然、更灵敏的高保真遥操作。

关键在于“反馈”:人操作一个物体时,眼睛看到的是位置和形状,手指还能感受到力度、接触和滑动。AE01让机器人把这些信息再反馈给人,操作者可以根据触觉调整动作。

因此,AE01的价值主要落在“把人的操作经验变成机器人可用的数据”这一环节:人的动作轨迹、机器人端的接触反馈以及两者之间的映射,被放进了同一个采集过程。

Sharpa的灵巧操作全栈,到底有什么不一样

如果把三款产品放到具体技术问题里看,Sharpa在IROS的三款产品有意思的地方,是尝试把“灵巧操作”从几个孤立的硬件能力,进一步变成一套围绕 接触感知、闭环控制和数据学习 建立起来的技术体系。

传统视觉策略最擅长的是接触发生之前的阶段:识别物体、估计位置、规划一条手臂轨迹,然后把手伸过去。问题恰恰出现在最后几厘米,甚至最后几毫米。

例如插入、旋拧、对齐、抓取柔性物体时,决定任务能否完成的变量往往藏在接触之后:物体有没有偏、有没有滑、压力是不是过大、接触点有没有改变。视觉能看到结果的一部分,却很难稳定观察到这些瞬时物理状态。

Sharpa的CraftNet模型对这个问题的处理非常明确:System 2负责理解任务和长程规划,System 1负责接触前的动作规划,System 0则进入接触阶段,以更高频率处理触觉反馈和精细动作。System 0不仅执行细动作,还会把状态信息反馈给System 1,让上层动作在执行失败或物理状态发生变化时重新调整。

接触前,机器人可以用较慢的模型思考“我要拿什么、从哪里靠近”;接触之后,需要的是“现在滑了没有、要不要多捏一点、手指往哪边挪一点”。后者要求控制系统以更高频率工作。

这也是Sharpa最新WM-Craftnet研究比单纯“视觉+触觉融合”更值得关注的地方。

相比之前简单地把深度图、触觉和关节状态拼接起来喂给策略,新研究训练了一个World Synesthesia Model,也就是一个带时间记忆的世界模型。

输入包括腕部深度、触觉、本体感知和此前执行的动作,通过Dreamer风格的循环状态空间模型,把信息压缩成一个随时间变化的隐状态。这个状态再作为策略的上下文,用来判断物体当前的几何、接触和运动状态。

模型学到的不只是“现在碰到了什么”,还要结合过去发生过什么,推断“现在为什么会变成这样”。

这一步的意义,就 从“触觉参与控制”继续往前走了一层:机器人开始尝试形成一个关于接触状态的内部表征 。

回到最初的那个问题:为什么Sharpa一直“执着”于触觉,放在灵巧操作的核心位置?

传感器提供的是原始接触信号,控制系统负责在毫秒到百毫秒级别作出反应,世界模型则试图把这些瞬时事件组织成机器人能够持续利用的“物理状态”——

AE01通过编码器捕捉自然手部运动,同时把机器人端的触觉状态反馈给操作者,形成双向接口:人的动作进入机器人,机器人与物体接触后的状态又影响人的下一步操作。

这样一来,一次人工操作留下的数据不再只有“手移动到了哪里”,还包括接触时刻、力量变化、滑动状态以及随后的修正动作。精准控制、触觉同步采集和免标定,降低了人机映射与多模态数据同步的门槛。

Sharpa试图解决的是一个具身智能很现实的问题:高质量操作数据很难获得,而真正有价值的数据又恰恰发生在接触最复杂的那些瞬间 。

从这个角度看,Sharpa 的灵巧操作“全栈”能力缺一不可:本体负责把机器人带进真实工作空间,灵巧手负责处理人与物体之间的细粒度接触,数据入口则把人的操作经验和机器人的物理反馈保存下来。

灵巧操作头号玩家

年初CES上的Demo一鸣惊人, Sharpa为行业展示了一次天花板级别的灵巧操作Live Demo。

但灵巧手做到一定程度以后,问题自然会向身体两端延伸:这只手到底需要什么样的物理承载,才能进入各种工作环境?以及又需要什么样的数据,才能让机器人能够举一反三,实现不同任务场景的“商业泛化”?

这其中的问题包括高速运动下的控制精度、真实接触感知、人类工具操作,以及薄片、柔性物体、液体等复杂对象的处理能力,同时还要让身体、腕部、手指和触觉反馈在连续任务中协同工作。

今年8月底, Sharpa与DQ合作的暴风雪机器人餐厅在上海吴江路开业 ,没有给机器人单独设计一套专用工位,而是直接沿用DQ原有的设备、原料和制作流程,由机器人完成从开柜门、套杯圈、接冰、撒料、搅拌到倒杯的55个连续步骤——

单独看任何一个步骤都远不算“科幻”,但困难的是它们连续发生,而且前一步留下的误差会传递到下一步。

长程任务由模型进行拆解和状态管理;System 1负责具体动作;进入接触后,System 0利用触觉和力反馈持续修正;世界模型则结合视觉、触觉、力反馈和本体状态判断任务当前走到哪里、下一步应该怎么做。

从灵巧手硬件,到触觉控制,再到世界模型和真实门店任务,Sharpa正在把灵巧操作从一个末端执行器能力,逐步扩展成一整套系统能力。

其中视觉解决“看到什么”,触觉则补充“碰到了什么、受了多大力、是否发生滑动”,在抓取、插拔、旋拧、挤压等连续任务中共同支撑动作调整。

而在技术架构上,触觉作为相对独立的计算层存在,上层模型可以替换,意味着触觉能力可以持续沉淀,不必绑定某一代模型,机器人由此获得的,是一套可以持续参与感知和控制的接触信息。

这句话放到今天的产品布局里更容易理解:相比某一个模型或者某一种数据采集方式, Sharpa在意的是让机器人在真实任务中持续产生“动作—接触—反馈—修正”的经验,再把这些经验重新送回模型 。

这也是经历过自动驾驶量产规模化锤炼的Sharpa创始团队,在具身智能上继续强调的“商业泛化”:换场景、换品类之后能否继续工作,以及效率提升能否覆盖采购、部署、维护和数据成本。

从这个角度看,Sharpa这次IROS最值得关注的变化,可能也不是“又发布了三款产品”。

之前W01灵巧手解决的是“机器人能不能把东西拿住、操作好”,随着D01、W02、AE01以及DQ的真实落地,Sharpa正在继续追问、探索的,是更本质的一层:

面向不同任务场景,提炼通用硬件与技术需求,提供一套能胜任真实岗位、持续交付、沉淀数据并迭代提升的通用操作能力。

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