中新網(wǎng)北京6月9日電 (記者 張素)人的手部具有結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜、功能極為精密等特點。對人類手部功能的研究是具身智能與機器人學(xué)科研前沿領(lǐng)域，其中一項關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于觸覺反饋與運動能力的整合。

　　6月9日，由中國科學(xué)家主導(dǎo)完成并在國內(nèi)實現(xiàn)的機器人智能高水平研究成果“高分辨率觸覺感知機器手實現(xiàn)類人適應(yīng)性抓取”，獲得國際學(xué)術(shù)期刊《自然·機器智能》發(fā)表。

　　“人類手部的靈活性和適應(yīng)性很大程度上歸功于其密集的觸覺傳感能力，這使我們能夠精確感知與調(diào)整抓握過程?！闭撐牡谝蛔髡摺碜员本┐髮W(xué)人工智能研究院的博士生趙秭杭介紹說，但在機器人領(lǐng)域，如何在不影響運動功能的前提下實現(xiàn)全手觸覺覆蓋一直是難題。

　　如今，研究團隊開發(fā)的“基于全手觸覺的機器人仿生手”(F-TAC Hand)解決了這一難題。高分辨率觸覺傳感器覆蓋了該機器人仿生手手掌表面70%的廣大區(qū)域，空間分辨率達(dá)到0.1毫米，相當(dāng)于每平方厘米約有1萬個觸覺像素。

　　趙秭杭解釋說，人類手部觸覺系統(tǒng)由兩個關(guān)鍵要素組成——遍布皮膚的密集觸覺傳感器陣列，以及大腦中專門解釋這些海量感覺輸入的神經(jīng)處理機制。“F-TAC Hand模擬了這種設(shè)計，將17個高分辨率觸覺傳感器集成在一起，并巧妙地將傳感器設(shè)計為既是感知元件又是結(jié)構(gòu)部件。”他說，這種創(chuàng)新設(shè)計使F-TAC Hand能夠像人類手掌一樣，在抓取過程中實時感知接觸變化并迅速調(diào)整，極大提升了機器人在不確定環(huán)境中的操作穩(wěn)定性。

　　實踐中，面對一個裝滿水的杯子與另一個空杯子，人類抓握杯子的位置、角度、方式有所不同。“我們通過開發(fā)一種生成機器手抓取策略的算法，產(chǎn)生的抓取方式非常多樣；按照國際上常用的手部抓握姿態(tài)分類，這些抓握姿態(tài)涵蓋了常見的所有抓取類型?！闭撐墓餐谝蛔髡摺碜员本┐髮W(xué)人工智能研究院的博士生李宇飏說。

　　談及F-TAC Hand的適應(yīng)性智能機制，李宇飏表示，當(dāng)用一只手抓取多個物體時，需要做精確的全手接觸檢測并調(diào)整運動策略才能實現(xiàn)精準(zhǔn)穩(wěn)定抓取。實驗結(jié)果表明，當(dāng)規(guī)劃的抓取策略在現(xiàn)實環(huán)境中因執(zhí)行誤差導(dǎo)致后續(xù)抓取無法正常執(zhí)行時，F(xiàn)-TAC Hand能夠在約100毫秒內(nèi)通過觸覺信號感知情況并快速切換到替代策略，確保任務(wù)完成。

　　“高分辨率觸覺感知機器手實現(xiàn)類人適應(yīng)性抓取”由北京大學(xué)人工智能研究院、北京大學(xué)武漢人工智能研究院、北京通用人工智能研究院、北京大學(xué)工學(xué)院和倫敦瑪麗皇后大學(xué)聯(lián)合組成的科研團隊完成。

　　“手部的觸覺體驗對我們認(rèn)知世界至關(guān)重要，F(xiàn)-TAC Hand的成果表明，豐富的感知能力對于機器智能的發(fā)展同樣不可或缺。”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說，這項研究成果有望推動機器人技術(shù)在醫(yī)療、工業(yè)制造、特殊環(huán)境作業(yè)等領(lǐng)域的落地應(yīng)用，“未來我們將繼續(xù)深化觸覺感知與機器人控制的結(jié)合，探索更加智能的體感交互范式?！?/p>

　　朱毅鑫特別指出，這項研究不僅是技術(shù)上的突破，更為理解智能的本質(zhì)提供了全新視角?！斑@種將高保真物理感知與智能控制系統(tǒng)結(jié)合的方法，代表了通向更高級別機器智能的重要路徑?！彼f，F(xiàn)-TAC Hand為具身智能開辟了新的研究方向。(完)