
咔嚓,咔嚓。一只苍白的机械手在硬木地板上快速移动,指尖蜷缩伸展,步态笨拙却刻意。这并非影视道具,而是苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)软体机器人实验室研发的真实机器。
研究人员基于现成人形机械手,加装树莓派 Zero 2 W、惯性测量单元和电池,打造出总重仅818克的独立装置。这只原本用于抓握的手,如今能完全脱离外部线缆,依靠手指“行走”并支撑自身重量执行任务。
仿真训练与实机迁移
该项目详情已发布于 arXiv 预印本,题为《手指即腿:利用人形手学习自支撑运动与操作》。主要作者 Amirhossein Kazemipour 及其同事先在仿真环境中通过强化学习训练系统,随后将策略迁移至物理硬件。
传统机械臂通常固定或需整体移动,难以进入狭窄空间。团队指出,具备自身机动性的机械手可在受限空间独立操作,无需机械臂跟随。该手拥有20个驱动关节(每指4个),针对手指长度不一及拇指侧置的几何特性,研究人员开发了基于接触点虚拟弹簧的自定义公式,实现了比适配四足模型更快的运动速度。
多地形适应与任务执行
测试显示,该手在橡胶垫、地毯、瓷砖、沥青、草地等14种表面均能移动,甚至适应了苏黎世利马特河旁的崎岖户外地形。在跌倒恢复测试中,25次试验里有21次在20秒内恢复稳定爬行姿态,成功率达84%。
在操作任务演示中,该手在无摄像头辅助下,成功完成32次箭头键按键中的29次,实现了部分手指支撑身体、其他手指打字的复杂动作。借助顶置摄像头提供的视觉反馈,它还能完成推箱子游戏关卡,将小立方体推向指定目标。系统还成功补偿了因不对称设计导致的自然向右漂移。
应用前景与局限
这一成果正值可拆卸机械附肢受到广泛关注之际。今年早些时候,媒体曾报道瑞士另一项类似研究,展示了机械手脱离手臂后爬行及重新附着的能力。ETH Zurich 的版本建立在商业硬件之上,保留了现有手指设计和位置控制器,计算与电源均机载,更具可重复性。
潜在应用场景包括倒塌建筑搜救、机械内部工业检测及受限区域维护。这种移动操作器只需走到工作现场,即可将手指从“腿”切换回“夹爪”。然而,局限性依然明显:向右漂移需修正,特定表面挑战较大,物体推动依赖外部视觉,且尚未将所有技能融合为流畅策略。
尽管动作被舆论形容为“噩梦燃料”或酷似《亚当斯一家》中的“怪手 Thing”,但其工程设计指向严肃的工业与探索用途。Katzschmann 实验室未来可能在指尖加入触觉传感器或集成更先进的机载视觉系统。目前,这台818克的自主机械手已证明,工具与独立代理之间的界限正在缩小,移动机械附肢时代迈出了诡异而有力的一步。