猶他州團(tuán)隊(duì)通過壓力與接近傳感器結(jié)合人工智能，賦予機(jī)器人手精確、自適應(yīng)指尖控制能力。

猶他大學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)設(shè)計出一款能“自主思考”的仿生手。

通過為商用假肢配備壓力和接近傳感器，并基于自然抓握動作訓(xùn)練AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出一款抓握更直覺、更穩(wěn)固的仿生手。

受試者無需大量練習(xí)，就能以更高精度和更少心力完成日常任務(wù)（例如撿拾細(xì)小物品或端起水杯）。

研究人員表示，這一突破指向了假肢在感知和功能上更接近天然肢體的未來。

2025年5月，韓國研究人員曾展示了一款超輕型機(jī)器人手，具備形狀自適應(yīng)抓握、精準(zhǔn)指尖控制和拇指靈活運(yùn)動能力，僅需單一驅(qū)動器驅(qū)動。

靈活性與AI的結(jié)合

端咖啡杯、撿鉛筆或與人握手等日常動作，依賴于大腦本能控制手指運(yùn)動的能力。對于使用假肢的用戶而言，這種天生的靈活性常常缺失。即使使用先進(jìn)的機(jī)器人假肢，完成簡單動作仍需額外心力，因?yàn)橛脩舯仨氂幸庾R地控制每根手指來抓握物體。

研究團(tuán)隊(duì)指出，主要挑戰(zhàn)在于多數(shù)商用仿生手缺乏觸覺，而觸覺是人類直覺抓握的關(guān)鍵。然而靈活性不僅關(guān)乎感覺反饋——人類大腦還會潛意識地模擬和預(yù)測手與物體的交互，從而實(shí)現(xiàn)反射性的精準(zhǔn)動作。

“盡管仿生手臂日益逼真，控制它們?nèi)苑且资禄虿粔蛑庇X。近半數(shù)用戶最終棄用假肢，原因常指向操控性差和認(rèn)知負(fù)擔(dān)。”猶他大學(xué)神經(jīng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室博士后研究員馬歇爾·特勞特在聲明中表示。

為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，猶他大學(xué)研究人員與TASKA Prosthetics合作，對一款商用機(jī)器人手進(jìn)行升級。他們?yōu)槭种概鋫涠ㄖ浦讣饽K，集成可檢測壓力的光學(xué)接近傳感器，模擬人類微妙的觸覺。這些傳感器靈敏度極高，甚至能感知棉球輕落在手上的觸感。

團(tuán)隊(duì)隨后利用接近數(shù)據(jù)訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，教導(dǎo)仿生手自動調(diào)整每根手指位置以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定精準(zhǔn)抓握。每根手指既能獨(dú)立運(yùn)作又能協(xié)調(diào)配合，使仿生手幾乎能對任何物體形成最優(yōu)抓取姿態(tài)。

研究人員稱，這種觸覺復(fù)現(xiàn)與AI驅(qū)動運(yùn)動的結(jié)合，使假肢運(yùn)作更趨自然，既減輕精神負(fù)擔(dān)又提升日常使用便利性。

直覺化手部控制

在研發(fā)過程中仍存在一個挑戰(zhàn)：當(dāng)用戶不以AI預(yù)測的方式抓握物體時（例如想要松開物體），需確保假肢能靈活適應(yīng)。

為此，研究人員開發(fā)出受生物啟發(fā)的控制系統(tǒng)，在用戶與AI間實(shí)現(xiàn)控制權(quán)共享，精細(xì)平衡人類意圖與機(jī)器精度。AI可增強(qiáng)自然動作，在提升抓握準(zhǔn)確性的同時降低完成任務(wù)所需的心智負(fù)荷。

團(tuán)隊(duì)邀請四位腕肘之間截肢的參與者測試該系統(tǒng)。受試者不僅在標(biāo)準(zhǔn)化評估中表現(xiàn)更優(yōu)，還成功完成了需要精細(xì)動作控制的日常任務(wù)。即使是端起塑料杯喝水這類簡單動作——需要精確施力以防滑落或捏碎杯子——也變得容易掌控。

研究人員表示，AI輔助與人類意圖的結(jié)合使仿生手能提供更直覺、更自然的體驗(yàn)，讓用戶以更少認(rèn)知負(fù)擔(dān)和更強(qiáng)信心完成日常任務(wù)。

“通過引入人工智能，我們將抓握的這部分任務(wù)轉(zhuǎn)移給假肢本身。最終實(shí)現(xiàn)了更直覺、更靈活的控制，讓簡單任務(wù)重新變得簡單?！豹q他大學(xué)神經(jīng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室博士后研究員雅各布·A·喬治在聲明中說道。

研究團(tuán)隊(duì)正在探索植入式神經(jīng)接口技術(shù)，未來用戶或可通過意念控制假肢，同時恢復(fù)觸覺感知。下一步工作將整合這些技術(shù)，使增強(qiáng)型傳感器提升觸覺功能，智能假肢能與意念控制無縫協(xié)同運(yùn)作。

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