万拿NOVA21灵巧手全球首发：21自由度直驱设计

在香港秋季电子产品展上，万拿机器人发布了新款灵巧手NOVA21。这款产品面向机器人科研与开发团队，采用21自由度全主动旋转直驱设计，试图在灵巧性、力量输出与触觉感知之间找到平衡点。

21自由度全主动旋转直驱，重新定义多指协同

灵巧手的自由度配置直接决定了它能完成多复杂的操作。NOVA21选择了拟人化布局，整手尺寸为195×105×71mm，接近成年人手部大小。具体到手指分配上，拇指拥有5个主动自由度，其余四指各4个主动自由度。

关键在于，这21个自由度全部采用旋转直驱方案。与传统的腱绳传动或连杆机构相比，直驱意味着每个关节都能独立主动控制，不需要通过机械耦合来传递动力。拇指的指根旋转、对指、手指侧摆与后仰等动作，为指尖微操作、抓取后的物品姿态调整提供了更丰富的动作选项。

对于研究多指协同的团队来说，这种设计的意义在于：不同手指可以执行完全独立的运动策略，实验变量更容易解耦。

腱绳传动是目前大多数灵巧手采用的方案：电机集中在手掌或前臂，通过绳索穿过指节滑轮把动力传到远端关节。这种做法能把重量后移、缩小手指体积，但绳索的弹性形变、摩擦损耗和走线路径会让各关节之间产生耦合，控制时需要用补偿算法处理，而且长期使用后张力漂移会影响一致性。连杆机构则是用刚性杆件直接推动关节，刚性好、响应快，但运动范围受几何约束，指节布局往往做不到完全拟人。旋转直驱把电机或减速后的执行器直接放在每个关节轴上，关节之间没有机械耦合，指令即动作，控制模型简单、回零准确，代价是手指重量和体积更难压缩。NOVA21能在一只接近人手尺寸的手上放进21个直驱自由度，核心依赖的是自研微型执行器把单关节模组做小做轻。

力量与精度的平衡

科研场景对灵巧手的要求往往比工业场景更苛刻——既需要足够的抓握力来完成实际任务，又需要精确到毫米级的重复定位来保证实验可重复性。

NOVA21在这两个维度上给出了具体数字：单指最大指尖力≥20N，四指最大抓握力≥200N，支持力控与反驱。四指弯曲空载角速度达到520°/s，指尖重复定位精度为±0.2mm。

这些参数意味着它既能完成需要一定力量的抓握保持任务，也能支撑连续动作衔接与动作序列调试。对于需要反复验证操作策略的实验来说，±0.2mm的重复精度是保证数据可比性的基础。

触觉感知：0.1N分辨率与16个力传感器

触觉反馈是灵巧操作研究中绕不开的一环。没有准确的接触力信息，算法就无法判断抓取是否稳定、力度是否合适。

NOVA21配置了16个力传感器，将指尖、指腹的三维触觉与掌心法向力阵列结合。法向Fz感知范围为0-25N，切向Fxy为±10N，触觉分辨率达到0.1N。

这组数据的价值在于：0.1N的分辨率足以捕捉接触力的细微变化，让研发团队可以分析接触力的方向及其变化趋势，对比不同力度调节策略的执行效果。触觉数据、手指动作与任务结果三者结合，为多指协同控制与操作策略优化提供了可量化的依据。

三维触觉指的是传感器能同时测量法向力Fz和两个切向力分量Fxy，而不只是压下去的力气大小。切向力的意义在于判断滑动：当手指捏住一个杯子、切向力接近摩擦极限时，物体即将滑脱，此时控制器需要及时加大握力。只有法向力的传感器无法感知这一趋势。掌心法向力阵列则用于判断物体与掌面的接触位置和分布，抓取大件或需要整个手掌贴合时，这些信息决定了姿态是否稳定。力传感器常见的实现方式包括电阻应变式、电容式和压阻式，各有量程与漂移特性上的取舍。0.1N分辨率大致相当于10克物体产生的重力，足以分辨轻质易碎品的夹持力度变化，但对更细微的接触力（如指尖触觉皮肤级的感知）仍需依赖更高灵敏度的方案。

自研执行器：从核心部件到整手的协同优化

NOVA21的技术底座是万拿机器人自研的直驱旋转执行器。围绕整手的运动与受力需求，团队协同设计了微型执行器、机械结构与控制系统，试图在紧凑布局中兼顾力量输出与动作空间。

控制层面，NOVA21采用双编码器方案，驱动模组角度重复精度为0.2-0.5°。从核心执行器到整手结构与控制的自主研发，带来的优势是部件性能与整手需求可以协同优化，为后续迭代和任务适配留出空间。

接口与接入：让操作策略进入真机验证

再好的算法也需要在真机上验证。NOVA21在接口设计上考虑了不同控制系统的对接需求：2Pin接口支持RS485或CAN-FD，4Pin接口支持EtherCAT或TCP/IP。

同时支持OTA在线升级与快换手腕，方便研发团队完成版本更新和整手安装更换。作为手部执行端，NOVA21可以配合外部遥操作、算法与采集系统开展动作映射与真机验证。研发团队通过外部采集系统记录通信接口提供的状态信息与动作过程，结合触觉受力数据和任务结果，分析动作执行中的接触变化与策略表现。

RS485和CAN-FD都是差分串行总线，抗干扰强、布线简单，常见于机器人关节和传感器网络，CAN-FD在经典CAN基础上把数据段速率提升到数Mbps，适合多节点实时通信。EtherCAT是工业以太网协议，采用主从架构和处理数据帧的飞读飞写机制，循环周期可压到微秒级，多用于需要高同步精度的多轴控制。TCP/IP则是通用网络接口，方便接入上位机和采集系统做数据记录，但实时性弱于EtherCAT。灵巧手同时提供这几种接口，意味着它既可以被实时控制器以高频率驱动，也可以直接接到PC上做算法调试。OTA在线升级让研发团队不必拆手就能更新固件，快换手腕则解决了不同机械臂末端法兰的适配问题——这两点对需要频繁更换实验平台的科研团队尤为实用。

三个方向的应用验证

NOVA21明确面向科研开发、工业验证与服务探索三类场景。

科研开发聚焦多指协同、物品姿态调整与接触受力研究，探索不同手指分工、动作组合与力度调节方式，通过真机实验比较操作策略的执行表现。

工业验证围绕工具拿取、连接器插接等任务，在具体操作流程中验证抓握方式、接触位置与操作步骤的适配性。

服务探索则关注不同包装和摆放姿态的物品，开展取放、递送与连续动作衔接研究，探索物品差异和姿态变化对操作策略的影响。

从产品布局来看，NOVA21的发布丰富了万拿机器人面向科研与开发的灵巧手产品线，也展示了从核心部件研发到整手产品设计的技术协同能力。对于从事具身智能灵巧操作研究的团队来说，这款产品的参数配置和接口开放性值得关注——它能否真正成为操作策略研究的有效工具，还需要在实际任务中验证。