在機器人技術領域,制造出具備人類手部功能的機械手,始終是工程師們面臨的最艱巨挑戰之一。盡管人形機器人已具備行走、負重和保持平衡的能力,但缺乏靈活且感知力強的手部,仍是其大規模應用于工廠和其他工作場所的主要障礙。全球的研究團隊正全力攻克這一難題,試圖讓機器人擁有接近人類手部的精細操作能力。
特斯拉的人形機器人Optimus是這一領域的焦點之一。埃隆·馬斯克在接受采訪時強調,要實現真正的通用型機器人,必須擁有高度靈活的手部。他坦言,設計出類人雙手的難度遠超實現雙足行走。Optimus目前已能雙足行走,但手部功能的完善仍是關鍵。
美國西北大學機器人與生物系統中心的研究人員,正在通過一項聯邦資助項目開發高度敏感、柔韌靈活的機器人手。項目聯合負責人凱文·林奇表示,他們的目標是在十年內讓機器人手具備完成基本類人任務的能力。實驗室中的原型機基于英國Shadow Robot公司的模型,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來感知接觸,并將物理變化轉化為數據,模擬真實的觸覺反饋。
研究生研究人員通過堆疊圓環、抓取立方體等簡單任務,訓練機器人手部協調能力,并收集數據用于優化機器學習算法。林奇指出,未來的版本還需在手指側面和手掌部位集成更多傳感器,以實現用鉛筆寫字等更精細的操作。
與此同時,一些研究者開始探索非人類形態的手部設計。哥倫比亞大學機械工程教授馬泰伊·喬卡利耶研發了一款四指機械手,僅憑觸覺即可識別物體的形狀與質地,彌補視覺系統的不足。這款手能輕柔托住脆弱物品,但仍需改進以避免滑落。
波士頓動力公司則為其實驗性人形機器人Atlas采用了不同的設計路徑。最新版Atlas的手部配備三個可重構手指,能變形為類似拇指的抓握結構,或展開成寬大槳狀的手掌。公司發布的視頻顯示,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,設計過程中必須在力量、靈活性、纖細度和耐用性之間尋求平衡。
并非所有工程師都認為類人手是必要選擇。舊金山的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。這種配置能以較低成本完成焊接電路板、擰螺絲等關鍵制造工序。
盡管已有進展,工程師們仍面臨材料科學的挑戰。Shadow Robot公司總監里奇·沃克指出,當前制造業難以復制自愈皮膚或自潤滑關節等生物特性,產品工程層面仍有重大障礙待克服。
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。西北大學機械工程教授艾德·科爾蓋特表示,提升機器人靈巧性或將使中小型企業能以更低成本獲取自動化工具,不再受制于大型企業的技術壟斷。他指出,這可能會催生全新的工作崗位,這也是研究團隊投身于此的原因。











