近日，由北京大學(xué)、北京通用人工智能研究院等單位組成的聯(lián)合科研團隊，開(kāi)發(fā)出全球首個(gè)同時(shí)具備全手高分辨率觸覺(jué)感知和完整運動(dòng)能力的機器人手系統——“基于全手觸覺(jué)的機器人仿生手”（簡(jiǎn)稱(chēng)F—TAC Hand），展示了我國在機器人前沿技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng )新能力，對推動(dòng)機器人技術(shù)的自主創(chuàng )新和國產(chǎn)化具有重要意義。相關(guān)成果北京時(shí)間6月9日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·機器智能》上發(fā)表。
手部既是人類(lèi)改造自然與外界交互的重要器官，也是實(shí)現智能的關(guān)鍵載體。人的手部由27塊骨骼和34塊肌肉組成，提供了24個(gè)自由度的靈活性，具有結構高度復雜、功能極為精密等特點(diǎn)。因此，對人類(lèi)手部功能的研究是具身智能與機器人研究的前沿。
人的手部在拿取物體時(shí)涉及“觸覺(jué)反饋”與“運動(dòng)功能”兩大能力。以往的研究中，觸覺(jué)反饋與運動(dòng)能力的整合被認為是機器人研究領(lǐng)域中的關(guān)鍵挑戰之一。研究團隊通過(guò)傳感器與結構一體化設計，使F—TAC Hand在保持完整運動(dòng)能力的前提下，實(shí)現了機器人手掌表面高分辨率觸覺(jué)覆蓋，使機器人能夠像人類(lèi)一樣通過(guò)觸覺(jué)反饋進(jìn)行精準操作和適應性抓取。
據介紹，高分辨率觸覺(jué)傳感器覆蓋手掌表面70%的區域，空間分辨率達到0.1毫米，相當于每平方厘米約有1萬(wàn)個(gè)觸覺(jué)像素，遠超目前商用機器人手的觸覺(jué)感知能力。此外，F—TAC Hand還借鑒了人類(lèi)手部的生物結構，將17個(gè)高分辨率觸覺(jué)傳感器以6種不同配置集成，使其像人類(lèi)手掌一樣，在抓取過(guò)程中實(shí)時(shí)感知接觸變化并迅速調整，極大提升了機器人在不確定環(huán)境中的操作穩定性。此外，研究團隊還開(kāi)發(fā)出生成人類(lèi)多樣化抓取策略的算法，涵蓋了人類(lèi)常見(jiàn)的19種抓取類(lèi)型。
實(shí)驗結果表明，相比沒(méi)有觸覺(jué)反饋的系統，F—TAC Hand在面臨執行誤差和物體碰撞風(fēng)險時(shí)表現出顯著(zhù)的適應性?xún)?yōu)勢，平均成功率從53.5%提升至了100%。這項研究成果有望推動(dòng)機器人技術(shù)在醫療、工業(yè)制造、特殊環(huán)境作業(yè)等領(lǐng)域的落地應用。論文通訊作者、北京大學(xué)人工智能研究院助理教授朱毅鑫表示：“未來(lái)，我們將繼續深化觸覺(jué)感知與機器人控制的結合，探索更加智能的體感交互范式，為實(shí)現真正意義上的通用人工智能奠定基礎?！?/span>
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