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證券時報(bào)記者 王一鳴
為什么人們會覺得握筷子、系鞋帶很簡單，而機(jī)器手卻不易實(shí)現(xiàn)？
從構(gòu)造來看，人類的手是進(jìn)化過程中的杰作，控制手部運(yùn)動的區(qū)域約占大腦頂葉運(yùn)動、感知皮層的三分之一。皮膚之下，人手由27塊骨頭、27個關(guān)節(jié)、34塊肌肉、123條韌帶、三大主要周圍神經(jīng)以及無數(shù)血管和軟組織構(gòu)成，這個復(fù)雜的系統(tǒng)能產(chǎn)生約24個自由度的運(yùn)動。
對于靈巧手而言，要具備執(zhí)行高級類人操作的能力，面臨多重挑戰(zhàn)。受訪的靈巧手研發(fā)人士坦言，在方寸的空間里，一方面，硬件上要設(shè)計(jì)足夠好的結(jié)構(gòu)，容納下合適的零件，產(chǎn)生足夠高的靈活度，整體難度不亞于任何一種人形具身產(chǎn)品。另一方面，在軟件算法上，如何從海量的高維度傳感數(shù)據(jù)中提取有效信息，并實(shí)時生成精確的動作指令，以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的、靈巧的交互，是要重點(diǎn)解決的問題。例如，多指協(xié)同操作時，需動態(tài)規(guī)劃各關(guān)節(jié)力矩以避免自碰撞，并適應(yīng)不同物體的形狀與重量等，這對計(jì)算資源的實(shí)時性要求也極高。
事實(shí)上，發(fā)展具備人手級的機(jī)器人靈巧操作技術(shù)是智能機(jī)器人、智能制造與人工智能交叉的前沿研究方向，已被《Science》評為最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題之一。所以，靈巧手又被稱為機(jī)器人技術(shù)“皇冠上的明珠”。
從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況來看，20世紀(jì)80年代，猶他大學(xué)與麻省理工學(xué)院合作研發(fā)的Utah/MIT Hand在關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)和傳感技術(shù)上取得突破，奠定了靈巧手設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)末，隨著嵌入式硬件技術(shù)的發(fā)展，多指靈巧手開始集成更多的傳感器和更高級的控制系統(tǒng)。最近十年，AI的發(fā)展為靈巧手技術(shù)注入了新動力，這些算法通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練，使靈巧手具備了自主學(xué)習(xí)和應(yīng)對復(fù)雜任務(wù)的能力；同時，靈巧手的設(shè)計(jì)趨向于簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以降低制造成本，提高系統(tǒng)的可靠性。
展望未來，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，靈巧手在硬件上雖然還需不斷優(yōu)化、降本，特別是量產(chǎn)時會遇到不少工程問題，但大部分功能已實(shí)現(xiàn)。
近半個世紀(jì)以來，科學(xué)家們一直追尋創(chuàng)造出像人手一樣靈活的機(jī)器手，在AI飛速發(fā)展的今天，太多令人驚嘆的突破已被見證。也許，摘下機(jī)器人技術(shù)“皇冠上的明珠”這一目標(biāo)在不久的將來也將得以實(shí)現(xiàn)。