◎ 科技日报采访人员 张梦然
要力气时可以捏扁罐头 ， 要精细时可以拿起小镊子 ， 拥有这般“男友力”的其实是一支机械手 。 据英国《自然·通讯》杂志14日发表的一项研究 ， 韩国科学家团队报告了一种集成了响应式运动、传感并拥有高度灵活性所需所有组件的机械手 。 这种机械手可以安装到现有商业机械手臂上 ， 执行从抓握鸡蛋到使用剪刀和镊子等各种各样的任务 。
人体全部206块骨骼中 ， 有54块在手上 ， 相当于骨骼总数的四分之一 ， 而驱动这些骨骼的手部肌肉结构也极其复杂 。 正因如此 ， 人类手的运动看似平常 ， 却涉及相当高的灵巧水平 ， 从精细物体的抓取到繁复工具的操作 ， 人手能执行多种任务 。 而解释人手极其复杂的功能 ， 迄今为止仍然是一个尚未解决的挑战 。
机器人的手与人类的手有着相似的功能 ， 因此在执行任务时也可以具有很高的灵活性 。 实际应用中 ， 机械手有执行跨度很大的任务的潜力 。 但是 ， 开发没有额外驱动部件使之移动 ， 并保持高度灵活性或以适当力量抓取的能力的机械手 ， 是一个巨大挑战 。
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“ILDA”概览图 。
韩国亚洲大学科学家团队此次开发的这种灵活的机械手 ， 称为“ILDA”（集成连接驱动的灵活拟人） 。 这只手由20个关节组成 ， 允许15度自由移动 ， 指尖力34牛顿 ， 总重不到1.1公斤 ， 体积小巧（218毫米） ， 有触觉传感能力 。
研究人员表示 ， “ILDA”的所有组件都集成到了手上 ， 这意味着它可以无须额外部件（如前臂）就能连接到现有的机械臂上 。 而一系列实验表明 ， 这只手可以拿起各种形状的物体 ， 强力抓握可压扁罐头 ， 或精细抓握住一个鸡蛋 。 这只手还可以用剪刀裁纸以及用镊子拿起小物体 。
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机械手指运动结构 。
轻轻拿起一颗鸡蛋 ， 既不会用力过度捏爆它 ， 也不会力道过轻把它摔地上 ， 对人类来说是与生俱来的本领 ， 对机器人来说却是个大挑战 。 “ILDA”成功做到了这一点 ， 表明该机械手在触觉传感、反馈机制、精细操作等方面有了巨大进步 。
总编辑圈点
我们常说机器“笨拙” ， 就是因为机器手干不了太过精细的活 。 你可以给它们设定程序 ， 让它们写字画画 ， 但自如抓握 ， 控制力道 ， 依然还是欠点火候 。 人手是精妙的工具 ， 因为它有复杂的结构 。 从手臂到手肘到手掌再到手指 ， 骨头 ， 肌肉 ， 肌腱 ， 互相关联 ， 彼此协作 。 要把这一切搬到机器手上可就太难了——体积不能太大 ， 传感器得足够多 ， 结构也要够灵活……心有猛虎 ， 细嗅蔷薇 ， 说来容易 ， 让机器办到 ， 则是对人类的一大考验 。 不过 ， 现在看来 ， 人类又完成了一项挑战 。
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