可從手臂「爬下來」的機器人之手 為工業檢修而生的新型靈巧末端執行器 ​

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的工程師在重新思考「手」的概念時,刻意拋棄了一個最根本的設定:手必須固定在手臂上。 他們開發出一款可以從機械臂上脫離、像小生物一樣在表面爬行,並從幾乎任意方向接近與抓取物體的機器人之手,為未來的工業巡檢和維修任務提供了一種全新的操作工具。

與傳統固定在機械臂末端的機械手不同,這一新型裝置是一種「雙模式」操控器:既可以作為常規末端執行器使用,也可以在從機械臂解鎖後獨立移動。 一旦脫離,它便依靠各手指之間的協調運動,在不同方向上爬行、轉向和重新定位,從而主動接近目標物體。 這種設計在一定程度上模糊了「肢體」和「移動機器」之間的界限,被研究團隊視為機器人形態的務實演進,而非科幻概念。

該項目由在 EPFL 開展研究、現已就職於武漢大學的高曉(音譯)主導。 他在接受《金融時報》採訪時表示,團隊的目標是擴展「手」——無論是生物的還是機械的——在操作任務中的能力邊界。 與依賴單一拇指對向其餘手指的人手不同,這款機器人手的每一根手指都可以與任意其他手指形成對握關係。 這種對指結構賦予系統遠超人手的靈活性,使其能夠在不同手指組合間切換,以捏持、夾持或托舉等多種方式精細操控目標。

在結構創新方面,這隻手還具備人手所不具備的「前後雙向抓取」能力。 人類手指在生理上無法實現從掌背方向對物體進行有效抓握,而該系統則能在前後兩個方向上穩定持物。 這不僅允許它同時抓握多個物體,也為其在操控工具和目標時實現「同手多任務」打開了空間。

在實驗展示中,這隻機器人手完成了多項通常需要兩隻人手配合的操作任務,例如一邊固定瓶身一邊旋開瓶蓋,或是一邊穩住工件一邊用另一工具施加扭矩。 通過靈活調度不同手指之間的對向組合,它能夠模擬乃至超越傳統雙手協作場景中的部分操作模式。

高瀟強調,團隊的設計出發點是「功能性操控」,而非隱身潛入或監視用途。 研究人員認為,它最具潛力的應用場景在工業一線:管線或設備內部的狀態檢查、維修部件的拆裝,或是在狹窄空間中取回掉落的工件等。 在這些應用中,傳統的整套機械臂或人類作業人員往往無法深入現場,而小巧、可獨立移動的「爬行之手」則能接近和操作難以觸及的位置。

研究團隊設想,未來的機器人系統可以將移動平台與這種可拆卸的機器人手結合起來。 移動平台負責在複雜場地中巡檢和接近設備,而機器人手則在必要時從平台或機械臂上脫離,深入狹窄空間完成清理雜物、操作閥門或抓取器具等任務。 這種分工協作的結構,有望提升工業自動化系統在複雜環境下的適應性和任務完成率。

這項工作也引起了機器人學界的關注。 牛津大學機器人研究所副教授迪格比·查佩爾(Digby Chappell)評價稱,這隻機器人手「有趣且富有挑釁性」,在工業自動化和假肢研究等領域都具有啟發意義。 他指出,儘管原型的爬行速度目前並不算快,但其在「移動與抓取」之間實現協同的能力,已經在重新定義「機器人之手」的可能形態。

目前,這隻「會爬行的手」仍停留在實驗室原型階段。 不過,它已經清晰地展現出一種與模仿人類解剖結構截然不同的路徑:機器人技術的下一步,或許不再局限於「像人類一樣」,而是圍繞工業和實用需求,朝著更具適應性、多用途和模塊化的方向演進。