当地时间1月20日,瑞士洛桑联邦理工学院的一支科研团队在《自然·通讯》期刊上发表了一项『机器人』️研究。该研究团队设计出一只可分离的“机械手”,这只“机械手”不仅能通过不同手指组合实现更灵活的抓握,还可脱离机身在狭窄空间中自主移动执行任务。
▲手和机身分离(资料图)
当双手不够用:
她决定造一只更能干的“手”
该设计的灵感来自研究人员在日常生活中的一个“小麻烦”。瑞士洛桑联邦理工学院『机器人』️学家奥德·比拉尔是该研究作者之一,同时也是三个孩子的母亲,经常需要一次拿起很多东西。
她形容自己常常“胳膊下夹着一堆、手里也抓着不少”,几乎全身都得用上才能拿得过来。也正是在这些忙乱的时刻,她忍不住感慨:人类这双被称为“神奇”的手,其实并没有那么神奇。比拉尔举例说,哪怕只是想去拿身后的一样东西,也得转动手腕、做出一连串复杂动作。正因如此,多年来,她一直希望打造一种更“能干”的『机器人』️抓取装置。
如今,这个想法正在被一步步实现。最终的成果看起来有点像《亚当斯一家》里的“魔手(Thing)”——同样灵活敏捷、行动迅速,但没有“皮肤质感”。
▲《亚当斯一家》里的“魔手”(资料图)
这只机械手看上去像个“模块拼装玩具”:硅胶做的手指配上电机驱动,再加上3D打印的零件组装成型。它的“手掌”不是传统意义的手掌,而是一块圆盘,手指想装几根就能装几根。它会先在模拟环境中反复练习如何抓东西,学会之后再把这些动作“搬”到现实中执行。
比拉尔指出,过去许多机械手往往只能用指尖一次抓握一个物体。即便为了提升灵活性而去模仿人手结构,也常常会把人手自身的局限一并带入设计之中。相比之下,这款机械手则换了个思路:它可以用不同的手指组合,从“手掌”两侧同时夹住物体,让抓握方式更灵活,也更能适应不同形状的物品。
可分离设计:
让机械手具备独立作业能力
据报道,有两名中国学者参与并主导了这项研究。
为了实现这些功能,研究人员先在计算机模拟中反复打磨设计,建立了一套通用方法:它能推算出手指该如何排列、该按怎样的顺序发力配合,让机械手既能抓握不同形状的物体,也能一次拿起多样物品。
这套设计在不少地方“超越”了人手本身的限制。比如人类只有一根拇指,很多精细的夹取动作都得靠拇指去配合其他手指完成;而这款新型机械手的关键创新之一,是让任意两根手指都能相互配合夹住物体,从而实现更灵活的抓握。此外,它的手指既可以单根或多根一起“绕住”物体,也能把物体压在塑料手掌上固定住,再将其搬运。
▲可拆卸机械手(资料图)
更特别的是,这款机械手还具备“可分离”能力。它可以脱离机身,化身为一台 独立的小型『机器人』️,进入普通『机器人』️难以抵达的空间,并像机械蜘蛛一样,用手指在表面移动前进。这些手指既能抓东西,也能当“腿”走路;有时需要一根手指同时兼顾两种功能时,『机器人』️甚至会用“指关节”撑地向前挪动。
研究人员也提出了它未来可能落地的方向,包括复杂空间的检修作业和医疗义肢的辅助应用。例如,机械手可进入水管内部或潜艇机舱等狭窄空间进行检查,并抓取、清除其中的异物;未来若被用于义肢,使用者或许还能实现通过神经信号对其进行控制与互动。
不过,这款机械手的能力也可能存在局限。有专家指出,这种手指虽然能向不同方向弯曲,但在接触物体时,可能难以像更“硬”的人类手指那样施加足够力度;此外,目前也缺乏证据显示,它在抓住物体后还能完成更精细的操作。
红星新闻记者 王雅林 实习记者 杨诗柔
编辑 郭宇
审核 官莉




