在機器人技術領域,制造出功能接近人類雙手的機械手,正成為全球工程師面臨的最艱巨挑戰之一。盡管人形機器人已具備行走、負重和平衡能力,但缺乏靈巧且感知力強的手部,仍是其大規模應用于工廠等場景的主要障礙。研究人員指出,真正的目標并非讓機器人外形像人,而是賦予其執行精細任務的能力,從而勝任絕大多數需要技能的勞動。
特斯拉的人形機器人Optimus是當前備受關注的攻關者之一。其創始人埃隆·馬斯克在接受采訪時強調:“要實現通用型機器人,必須擁有高度靈活的手部。”他坦言,設計類人雙手的工程難度遠超實現雙足行走。摩根士丹利分析稱,一旦突破這一技術瓶頸,到2050年,全球相關市場價值有望達到5萬億美元(約合35.64萬億元人民幣)。
在美國西北大學機器人與生物系統中心,研究人員正通過聯邦資助項目開發高度敏感的機器人手。項目聯合負責人凱文·林奇表示,他們的目標是十年內實現足以完成基本類人任務的靈巧操作。實驗室中的原型機基于英國Shadow Robot公司的模型,動力來自緊湊型電機,指尖配備了觸覺傳感器,能通過測量人工皮膚下液體電學特性的變化感知接觸,并將物理變化轉化為數據,模擬真實觸覺反饋。
研究生團隊通過堆疊圓環、抓取立方體等簡單任務訓練機器人手部協調能力,并收集數據優化機器學習算法。林奇指出,未來版本需在手指側面和手掌集成更多傳感器,以實現用鉛筆寫字等更精細的操作。然而,當前制造業仍難以復制生物特性,如自愈皮膚或自潤滑關節,產品工程層面仍有重大障礙。
部分研究者開始探索非人類形態的機械手。哥倫比亞大學教授馬泰伊·喬卡利耶研發了一款四指機械手,僅憑觸覺即可識別物體形狀與質地,能輕柔托住脆弱物品,但仍會出現滑落情況。波士頓動力公司則為其實驗性人形機器人Atlas設計了可重構手指,能變形為拇指抓握結構或展開成槳狀手掌。公司視頻顯示,該機器人能舉起汽車零部件、平衡啞鈴并抓取小型物體。項目負責人阿爾貝托·羅德里格斯表示,設計需在力量、靈活性、纖細度和耐用性間尋求平衡。
并非所有工程師都認同類人手的價值。舊金山MicroFactory公司聯合創始人伊戈爾·庫拉科夫更傾向于簡單、工業化的解決方案。該公司售價5000美元的機器人配備兩條機械臂:一條裝配專用工具,另一條使用兩指夾鉗固定零件。這種配置能以遠低于復雜人形機器人的成本完成焊接、擰螺絲等關鍵制造工序。
推動人手仿生技術發展的背后,是制造業與護理行業日益嚴重的人力短缺問題。西北大學教授艾德·科爾蓋特表示,提升機器人靈巧性或將幫助中小型企業突破大型企業的技術壟斷,獲取自動化工具。他強調:“這可能會催生全新的工作崗位,這正是我們投身于此的原因。”







