字节跳动Seed实验室ByteDexter灵巧手：解锁人类级灵巧操作

具身进化
2025-07-08 16:52:22

摘要

Abstract

复制人类水平的灵巧性仍然是一项基本的机器人挑战，需要从机电一体化设计到高自由度（DoF）机械手控制的集成解决方案。虽然模仿学习有望将人类的灵巧性转移到机器人身上，但经过训练的策略的有效性取决于人类演示数据的质量。我们通过手臂远程作系统弥合了这一差距。

来源：https://byte-dexter.github.io/

背景

随着机器人从结构化环境过渡到以人为中心的复杂环境，以协助完成日常家务，灵活多变的操作能力已成为其在现实世界中广泛部署的关键。弥补通用机器人这一能力差距的一种有效途径是开发拟人机械手，通过仿生设计和控制来模仿人类的灵活性。开发这样的系统是一项多学科的工程，需要无缝集成紧凑、高自由度 (DoF) 的机械系统、高效的动力传输机制、先进的传感技术和精确的电机控制。此外，要达到人类水平的灵活性，需要能够协调超过 20 个自由度的控制策略，以处理与不同形状、材质和质量的物体的复杂交互。

连杆驱动机构通过级联刚性连杆传递运动，为紧凑型拟人手提供了独特的优势：耐用性、易于维护以及致动器可集成到手掌内部。

该系统具有：

（1）用于仿生灵巧性的 20-DoF 联动驱动的拟人化机械手；

（2）基于优化的运动重定向，用于实时、高保真地再现复杂的人类手部动作和无缝的手臂协调。

我们通过广泛的实证评估来验证该系统，包括灵巧的手部作任务和一项需要组织一个杂乱的化妆台随机填充九个物体的长期任务。实验结果表明，其直观的远程作界面具有实时控制功能，并能够生成高质量的演示数据。

方法

ByteDexter 是由字节跳动 Seed 开发的拟人化灵巧之手。它具有 20 个自由度（DoF），其中 15 个完全驱动 DoF。手掌内 15 个电机和嵌入式板的无缝集成使 ByteDexter 能够作为独立的手动模块运行。指尖和手掌均采用专用设计，便于集成触觉传感器。

ByteDexter 的手指设计采用并联串行运动结构：2-DoF MCP 关节、1-DoF PIP 关节和被动驱动的 1-DoF DIP 关节复制了人类食指、中指、无名指和小指的运动学。其新颖的拇指设计将 MCP 关节的两个 DoF 解耦，扩大了工作空间并增强了精确抓取性能。

ByteDexter 手：

（a）具有 2-DoF MCP 关节的机器人手指，具有被动驱动的 1-DoF DIP 关节；

（b）拇指的运动结构；

（c）具有拇指外展/内收的 ByteDexter 手。

手臂遥控系统

远程作界面包括一个用于跟踪手腕姿势的 Meta Quest 3 耳机和一个用于手部动作的 Manus Quantum Metaglove。Quest 控制器通过定制支架安装在 Manus 手套的背面，以确保同步跟踪手腕和手指的运动。在机器人侧，ByteDexter 手安装在 Franka Research 3 （FR3）手臂上，其手腕-指尖轴与手臂的第七关节对齐。Quest 头戴式设备捕获的作员手腕姿势直接映射到 FR3 末端执行器，而 Manus 手套的手部动作则重新定位到 ByteDexter 手部的关节位置命令中。