星动纪元 XHAND 1 PRO 大脑手 灵巧手使用说明

星动 XHAND 1 PRO大脑手,21 自由度全直驱,人手级灵巧操作。全直驱高自由度设计,侧掌搭载独立自由度,大幅提升小拇指对指精度和整手抓握能力。

应用介绍

在线为完整版内容,有需要pdf版本的可以留言

1. 核心机械架构与抓握能力

在结构设计层面,XHAND 1 PRO 采用了 21 自由度的全直驱方案,实现了人手级别的灵巧操作。通过在侧掌部位搭载独立自由度,该产品大幅提升了小拇指的对指精度与整手的抓握灵活性。这种高自由度的设计充分契合了当前科研领域对于复杂操作任务的迫切需求。

得益于广阔的手指侧摆范围,XHAND 1 PRO 的五指最大展开角度可达 135°,最大包络抓握直径超过 160mm。无论是精细的零部件,还是如啤酒杯、篮球等大尺寸物体,它都能轻松实现单手抓取。在抓握模式上,该产品能够全面实现 Feix 抓握分类体系中的 33 种人手抓握姿态,展现出极高的泛化能力。

2. 整手触觉感知系统

感知能力是 XHAND 1 PRO 的另一大核心优势。产品整手搭载了 18 个分布式触觉传感器,精准复刻了人手的感知网络。这些传感器科学地分布在指尖、指腹与掌心区域,能够实现掌内抓握感知与三维力的精准反馈。

传感器分布区域

数量

核心功能

指尖

5 个

提供接触端的敏锐感知与受力反馈

指腹

10 个

辅助判断物体表面形态与抓握稳定性

手掌

3 个

支撑掌内大面积包络抓握的力觉检测

在感知精度方面,XHAND 1 PRO 搭载了高性能的电容式压力传感器,测力区间覆盖 0.1N 至 25N。其 0.1N 的超灵敏力感能够提供高信噪比的触觉数据,同时支持厘米级的非接触预检测。这一特性为实现柔顺控制与优化抓取轨迹提供了关键的数据输入。

3. 面向算法赋能的结构优势

为了满足 AI 算法对硬件执行精度的苛刻要求,XHAND 1 PRO 在传动与控制结构上进行了深度优化。其关节背隙小于 ±0.25mm,重复定位精度高达 ±0.1mm。这种高精度的稳定输出,能够显著提高视觉-语言-动作模型(VLA)、世界模型以及强化学习的推理执行精度。

产品通过双编码器与混合控制算法的结合,动态补偿齿轮背隙与传动空程误差,进一步提升了数据采集的保真度。在可靠性方面,XHAND 1 PRO 具备极强的关节柔顺性,能够有效抵御外部冲击,并在负载工况下通过了超过 20 万次的循环测试,确保了长期运行的耐用性。

4. 研发应用与生态配套

XHAND 1 PRO 为高阶控制策略与强化学习算法的落地提供了理想的平台。其具备 4kHz 带宽的电流环力控能力,展现出色的电流-力矩线性度,完美适配高精度力控算法的开发,从而实现自然柔顺的抓取动作与灵活精细的作业能力。

在动态响应上,产品支持大于 5Hz(即每秒 5 次)的高频重复开合。这种极速的响应能力,为高频控制策略、快速操作任务以及强化学习的迭代效率提供了坚实的硬件保障。

此外,XHAND 1 PRO 提供了极其便捷的整机集成方案。产品支持 24V 至 72V 的宽压输入,并广泛兼容 RS-485、EtherCAT、CAN FD 等主流通讯协议,大幅降低了研发团队的调试成本与集成难度。

asasas

Xhand Pro技术参数

产品名称

Xhand 1 Pro

本体参数

重量

0.884kg

主动自由度(总)

21
侧手掌辅助小拇指对指精度,增加整手的抓握能力

关节角度

拇指侧摆:0~75°食指侧摆:-10~70°中指侧摆:-40~10°无名指侧摆:-40~10°小拇指侧摆:-60~10°手掌收拢角度:0~30°优势:我们的侧摆范围大,可以移动到范围更远的位置,手掌完全张开面积也更大;

最小抓握直径

14mm

最大抓握直径

160mm(手掌垂直于地面平稳抓握160mm圆柱体)

重复定位精度
(不含背隙)

Pitch关节: ±0.1mm
侧摆关节: ±0.2mm

背隙

单关节背隙 < ±0.25mm
整手指背隙 < ±1.5mm

负载能力

指尖力

15N

电气性能

工作电压

24V-72V
支持宽压输入,适配整机

通讯接口

RS-485/EtherCAT/CANFD
通讯协议更丰富,适配性更广,更便于调试

动态性能

重复开合速度

>5Hz

反驱性能

支持反驱,关节更柔性,抗冲击能力更好;支持托动教学展示;

感知参数

触觉覆盖面

指尖*5+指腹*10+手掌*3

触觉传感器数量

18

触觉分辨率(整手)

0.1-25N,分辨率0.01N

触觉维度

三维力

测量范围

0.1-25N,分辨率0.01N

软件功能

通讯速率

1000Hz * 21关节

控制模式

MIT模式/无力模式/位控

可靠性

使用寿命

带负载测试>20万次
(150g砝码)

触觉传感器一致性/稳定性

高

服务

交付周期

立即交付



欢迎使用

XHAND Studio软件用于对 XHAND 1 Pro 灵巧手进行设备连接、运动控制、状态监测及固件升级等操作。软件提供三维可视化界面与多种控制模式,可帮助用户快速完成设备调试与功能验证。

本手册描述功能均为截至出版时最新信息,若因软件、硬件规格等变化造成描述与实际不符,请以实物为准。

产品外观

关节序列

image.pngimage.pngimage.png

手背面 手正面 关节ID

基本操作

环境说明

操作系统:Ubuntu 22.04 LTS

Ubuntu 20/24

浏览器: 推荐使用谷歌浏览器(版本不低于 130.0.6723.69(正式版本)(64 位))

CPU: Intel i5-12400 及以上

内存: 8GB 及以上

显卡:运行 3D 页面需配备独立显卡并正确安装驱动,否则会出现黑屏无法启动问题

硬盘: 128GB SSD 及以上

软件一键安装

  1. 下载XHAND 1 Pro安装包;

  2. 提供两种安装方式,首次安装推荐方式一(需联网),仅支持普通用户权限安装,不支持 root 及免密权限用户

Bash
#方式一, 一键安装;初次安装推荐使用,首次安装需要联网! sudo apt install ./xhand_v1.2.38_green_release_20260522030917 -y #如果报错,根据提示安装依赖 sudo apt --fix-broken install # 方式二, 兼容旧的安装方式 sudo dpkg -i xhand_v1.2.38_green_release_20260522030917 #如果上一条命令报错, 执行该命令, 安装依赖和包 sudo apt-get install -f -y
  1. 显卡驱动检查

执行命令:nvidia-smi(NVIDIA 显卡专用)

如果使用的是 NVIDIA 显卡,执行:

Plain
nvidia-smi
  • 正常输出:显示驱动版本、CUDA 版本与进程信息,代表驱动安装正常。

  • 无输出 / 提示命令未找到:驱动未安装或安装异常 。

示例输出片段:

text

+----------------------------------------------------------+

| NVIDIA-SMI 535.86.05 | Driver Version: 535.86.05 | CUDA Version: 12.2 |

|-------------------+---------------------+----------------+

设备连接

  1. 用 XH08 调试线连接 XHAND 1 Pro,电源适配器连接XH08调试线电源接口。(其中,XT30接口拔插时请勿直接拽动电源线,在拆卸线束的时候需要夹住插接端子进行插拔。)

image.png
  1. 通过 XH08 通讯调试线连接灵巧手与电脑,USB 与 RJ45 接口二选一。

    1. EtherCAT 协议:使用 RJ45 接口。

      image.png
    2. RS485 协议:使用 USB 接口。

      image.png
  2. 双击打开【XHAND 1 Pro】应用,等待 10 秒输入电脑密码,自动进入XHAND Studio界面。

    image.png
  3. 连接硬件后,点击【搜索连接】,选择【RS485】通讯协议并确认。

    image.png
  4. 参数设置:波特率 3000000、串口号 USB0、设备 ID0,点击确定完成连接。

    image.png
  5. 连接成功后自动进入 XHAND 1 Pro 主界面。

    image.png

主页展示

  1. 进入主页可查看 XHAND 1 Pro 灵巧手设备实物展示图。

  2. 页面右上角提供「启动 3D 页面」「断开连接」操作入口,支持快速跳转至 3D 可视化页面或断开设备连接。

    image.png

3D页面展示

提供灵巧手 3D 效果展示,可控制既定手势循环播放、查看 3D 模型实时姿态,并在三维模型上展示多维合力方向、接近觉与触觉效果,同时实时显示压力、电流、角度数据,支持全屏、关闭页面、刷新数据及刷新传感器数据功能。

image.png

运动控制

  1. 支持关节角度精准控制,可切换MIT 模式 / 无力模式等多种控制模式。

  2. 内置动作列表,支持自定义预设动作,可执行播放、编辑、删除操作。

  3. 提供均衡、标准、全力三档预设温控模式,满足用户在不同作业场景下的性能 / 温控需求

    image.png

灵巧手标定

  1. 支持灵巧手关节零位与活动范围一键标定,保障运动控制精度。

  2. 提供标定前准备指引与标准姿态参考。

    image.png

固件在线升级

  1. 升级分类:掌心通信板固件、关节驱动板固件(关节 0 - 关节 20)。

  2. 页面自动对比当前版本与最新版本,显示 “已是最新版本” 则无需升级。

  3. 版本过低时,按系统提示完成一键升级

    image.png

固件本地升级

  1. 页面左侧可查看掌心通信板、各关节驱动板当前固件版本。

  2. 升级流程:选择升级模块→上传本地固件文件→点击开始升级,升级过程请勿中断操作。

    image.png

错误信息

  1. 支持多维度筛选错误记录:时间范围、错误分类、涉及关节、错误名称 / 编码。

  2. 点击【查询】展示匹配结果,【重置】清空筛选条件。

  3. 结果以表格呈现,包含错误时间、分类、关节、名称、编码、描述等信息。

    image.png

部分错误码及应对措施

错误码名称

定义

错误码解释

应对措施

通信板错误码:




ERROR_ID

300

通信ID错误码,与本地ID不匹配


请检查XHAND Studio下发的数据中的目的ID字节


ERROR_CMD

301

通信CMD错误,不存在的CMD

请检查XHAND Studio下发的数据中的指令字节

ERROR_COMMUNICATION

302

通信错误,协议异常或校验不通过

请检查XHAND Studio下发的数据中的帧头字节

ERROR_DATA_LEN

303

数据段长度错误

请检查XHAND Studio下发的实时数据中的关节期望数据的长度

ERROR_BOOT_CMD

306

运行在boot中CMD错误,不存在的CMD

在boot模式下,请检查XHAND Studio下发了除升级指令的其他指令

ERROR_CRC_ERROR

307

通信数据CRC错误

请检查XHAND Studio下发的数据中的crc校验字节

关节板错误码:

ERROR_DEVICE_DISCONNECT


107

通信断连(实际由通信板检测并上报)

  • 检查相应的关节板led灯是否在亮,如果不亮证明关节板已经断电了。

  • 检查对应手指上掌心板串口RX线和关节板串口TX线是否连接正常,是否和地短路等。

AXIS_ERROR_FOC_DURATION

113

FOC计算周期超时

  • foc超时报错一般不会发生,如果发生证明程序运行出错,需要联系嵌软研发人员解决。

AXIS_ERROR_OVER_VOLT

114

驱动器过压

  • 联系硬件研发人员排查。

AXIS_ERROR_UNDER_VOLT

115

驱动器欠压

  • 联系硬件研发人员排查。

AXIS_ERROR_MOTOR_OVER_TEMP

103

驱动器过温

  • 当前散热问题或者升温过快问题无法解决,需要停止运行动作指令,或者直接对手下电。

AXIS_ERROR_ENC_ERROR

116

编码器错误

  • 先确定是电机编码器还是关节编码器出现问题。

  • 检查编码器和关节板的连接是否正常。

  • 如果连接也无问题联系嵌软和嵌硬人员进行排查。

AXIS_ERROR_STATE_MACHINE

117

软件状态机错误

  • 联系嵌软研发人员进行排查。

AXIS_ERROR_STALL_ERROR

118

堵转错误

  • 检查模组是否已经卡顿。

AXIS_ERROR_DRV_ERROR

119

DRV芯片错误

  • 检查驱动芯片是否亮起了红灯。

  • 联系嵌软和嵌硬人员进行排查。

AXIS_ERROR_LOAD_PARAM_ERR

101

加载FLASH参数错误

  • 首先检查关节板是否已经进行了参数烧录。

  • 如果参数已经烧录则联系嵌软人员进行排查。

传感器板(指尖)错误码:

ERROR_FINGER_DISCONNECT

220

传感器实时通讯状态下,断开通讯线5s触发

请检查传感器线束和连接器端子可靠连接

帮助中心

  1. 帮助中心页面提供了官网链接(www.robotera.com)、帮助支持邮箱(support@robotera.com)、商务合作邮箱(market@robotera.com),可以通过二维码,分别关注公众号和视频号,帮助中心为用户提供官方信息查询、技术支持与商务合作的渠道,以及新媒体互动入口。

    image.png


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