刘宏：中国空间机器人与灵巧手技术的奠基者

基本信息

学术生涯

1966-1993：从合肥到哈工大，师从蔡鹤皋。 刘宏1966年12月生于安徽合肥，1982年考入哈尔滨工业大学精密机械设计专业，1986年获学士学位后继续攻读硕博连读，1993年获机械电子工程博士学位。博士导师为中国机器人之父蔡鹤皋院士。博士期间（1991-1993）赴德国亚琛工业大学和德国宇航中心（DLR）联合培养。

1993-2010：德国宇航中心13年，灵巧手技术突破。 1993年起在DLR机器人与机电一体化研究所工作，从研究员到高级研究员。1999年入选教育部首批长江学者回国任教，2001年建立HIT-DLR联合实验室，主导研制HIT/DLR I代和DLR/HIT II代灵巧手——实现驱动器、传感器、电子元件全部内置于手指模块，五指12自由度、96个传感器。2004-2010年再赴DLR深度合作，灵巧手技术获EU机器人技术转移一等奖，出口欧空局、美国布朗大学等。

2010-2016：全职回国，空间机器人登上太空。 2010年全职回到哈工大，2013年出任机器人技术与系统全国重点实验室主任。同年，其主持研制的试验七号卫星机械臂成功完成我国首次在轨卫星捕获操作。2016年，天宫二号搭载的灵巧维修机械臂完成世界首次人机协同在轨维修实验——从地面遥操作拆卸隔热材料、拧紧螺钉。

2017至今：副校长，持续引领机器人前沿。 2017年获全国创新争先奖、何梁何利科技进步奖。2019年出任哈工大副校长。2021年当选中国工程院院士。实验室持续推进人形机器人、空间站机器人和智能假手方向研究。

核心技术贡献

HIT/DLR多感知灵巧手（2008）

发表：IEEE/ASME Transactions on Mechatronics（"The Modular Multisensory DLR-HIT-Hand: Hardware and Software Architecture"） 核心内容：研制模块化多感知灵巧手DLR/HIT Hand II，五指结构完全相同、每指3自由度4关节，集成超薄无刷直流电机、谐波减速器和BGA DSP/FPGA，体积比I代缩小1/3。96个传感器覆盖力、力矩、位置、温度和指尖力。 历史影响：开创了驱动器-传感器全内置的灵巧手技术路线，从根本上改变了此前机器人手依赖外部驱动缆线传动的范式。该手出口至欧空局、德国Schunk、美国布朗大学等，获EU机器人技术转移一等奖。

试验七号在轨服务机器人（2013）

发表：National Science Review（"China's space robotics for on-orbit servicing: the state of the art"） 核心内容：主持研制试验七号卫星搭载的空间机械臂系统，成功完成我国首次在轨卫星捕获与服务操作，验证了空间机器人自主交会、捕获和协同控制的关键技术。 历史影响：标志着中国从零起步进入空间在轨服务机器人实用化阶段。此前只有美国和加拿大拥有经过太空验证的服务型机械臂。该成果为后续空间站建造和在轨维护奠定了技术基础。

天宫二号人机协同维修实验（2016）

发表：多篇会议与期刊论文（"A Chinese Small Intelligent Space Robotic System for On-Orbit Servicing"） 核心内容：天宫二号搭载的灵巧维修机械臂完成世界首次人机协同在轨维修实验：从地面通过遥操作拆卸隔热材料、使用电动工具拧松/紧螺钉，实现沉浸式远程感知控制。 历史影响：将空间维修从宇航员出舱作业（EVA）范式转变为地面主从遥操作范式，大幅降低风险和成本。该技术路线直接服务于中国空间站后续在轨服务需求。

HIT/DLR智能假手（2006）

发表：IEEE ROBIO（"The Mechanical Design and Experiments of HIT/DLR Prosthetic Hand"） 核心内容：将灵巧手技术转化为多感知生物假手，采用欠驱动机构实现轻量化和自适应抓取，集成力反馈和肌电信号控制，为上肢截肢患者提供高自由度假肢方案。 历史影响：打通了从空间机器人到康复医疗的技术转化路径，验证了灵巧手核心技术的跨领域应用能力。

宏微操作臂理论（1993）

发表：博士论文及后续系列论文（"空间宏微操作臂系统理论与方法"） 核心内容：在博士阶段提出空间宏微操作臂系统理论，将大范围粗定位的宏臂与高精度精细操作的微臂相结合，解决空间环境中大尺度运动与精密操作的矛盾。 历史影响：为后续空间机器人的系统架构设计提供了理论基础，宏微结合的思想贯穿其空间机器人和灵巧手的全部后续工作。

范式贡献：他如何重新定义了这个领域

之前： 在刘宏之前，机器人灵巧手（如Utah/MIT Hand, 1984）采用外置驱动方案——电机置于手外部通过缆线传动，导致系统笨重、无法移动部署。中国在空间机器人和灵巧手领域几乎空白，空间维修完全依赖宇航员出舱作业（EVA）。

之后： 刘宏开创了驱动器-传感器全内置的灵巧手技术路线（intrinsic actuation），将电机、传感器、控制电路全部集成在手指内部，使灵巧手从实验室原型走向了太空实用。在空间领域，他将维修范式从宇航员EVA转变为地面遥操作，试验七号（2013）和天宫二号（2016）两次太空验证标志着中国空间机器人从无到有、从有到用。

验证： 4次获国家技术发明二等奖、灵巧手出口至欧空局和多国实验室、获EU机器人技术转移一等奖。2021年当选中国工程院院士，是对其技术路线的最终学术认定。

产业传承

• HIT/DLR灵巧手国际出口：灵巧手产品出售给德国Schunk公司（5台）、美国布朗大学（1台）、华中科技大学和北京邮电大学等，获EU机器人技术转移一等奖。
• 博实股份（SZ:002698）：哈工大机器人研究所孵化的上市公司，由蔡鹤皋院士学术谱系培育，2012年在深圳中小板上市，2023-2024年与哈工大合作投入1亿元研发人形机器人。
• 哈工大机器人生态：刘宏所在的机器人研究所（1986年由蔡鹤皋创建）是中国最早的机器人研究基地，孵化了大批机器人企业和人才。

学术传承

刘宏师从中国机器人之父蔡鹤皋院士（中国第一台点焊机器人创造者），是蔡门120余位博士中的代表性人物。在DLR期间与Gerd Hirzinger教授等德国机器人顶尖学者深度合作，形成了哈工大-DLR跨国合作网络。同门师兄赵杰教授为哈工大机器人研究所现任所长、博实股份副董事长。刘宏培养了大量空间机器人和灵巧手方向的博士和硕士，其实验室是中国空间机器人领域人才培养的核心基地之一。

当前动态

刘宏现任哈工大副校长（2019年至今），继续兼任机器人技术与系统全国重点实验室主任。2025年5月在合肥第168中学做题为「空间在轨服务机器人技术现状与展望」的公开讲座。实验室当前研究重心向人形机器人和空间站后续在轨服务方向拓展。

历史定位

刘宏在中国机器人史上的独特地位在于——他是将灵巧手从实验室概念推向太空实用的关键人物。通过在德国宇航中心13年的深度积累，他建立了驱动器全内置的灵巧手技术路线，又将这一技术从德国带回中国并成功应用于空间在轨服务。试验七号和天宫二号的两次太空验证，使中国成为继美国、加拿大之后第三个具备空间在轨服务机器人实战能力的国家。

4项国家技术发明二等奖在工程院院士中也属罕见的高产出。从学术谱系看，他继承了蔡鹤皋开创的中国机器人研究传统，又通过国际合作将其推向世界前沿，形成了从基础理论到太空验证的完整闭环。