10 月 27 日消息，人類最復雜的生物機械 —— 手，至今仍是機器人領域最具挑戰性的未解難題。如果工程師能夠攻克這一難關，如今在實驗室中逐漸成形的機器人，或許很快就會成為未來工廠車間里的尋常景象。

全球的機器人工程師正在迎戰人工智能與機械工程領域中最艱巨的前沿課題之一：制造出功能接近人手的機械手。盡管人形機器人已能行走、負重和保持平衡，但缺乏靈巧且具備豐富感知能力的手部，仍然是其大規模應用于工廠及其他工作場所的主要障礙。

研究人員表示，目標并非僅僅讓機器人看起來像人，而是要創造出能夠執行精細、精準動作的機器，從而勝任絕大多數需要技能的勞動任務。特斯拉的人形機器人 Optimus 正是當前最受矚目的攻關者之一。摩根士丹利估計，一旦突破這一技術瓶頸，到 2050 年有望撬動一個價值高達 5 萬億美元（注：現匯率約合 35.64 萬億元人民幣）的全球市場。

“要想擁有一臺真正實用的通用型機器人，你就必須擁有這樣的手，”埃隆?馬斯克（Elon Musk）在接受《華爾街日報》采訪時指出，“你必須擁有一雙不可思議的手。”

盡管 Optimus 目前已能雙足行走，但馬斯克坦言，設計出類人雙手所面臨的工程挑戰遠比實現雙足行走復雜得多。

在美國西北大學機器人與生物系統中心（Center for Robotics and Biosystems），研究人員正通過一項聯邦資助的項目，致力于開發高度敏感、柔韌靈活的機器人手。該項目聯合團隊負責人之一凱文?林奇（Kevin Lynch）表示，他們的目標是在十年內實現足以完成基本類人任務的靈巧操作能力。

要理解其中的復雜性，不妨看看林奇實驗室中的原型機。該機器人手基于英國 Shadow Robot 公司設計的模型打造，其動力來自安裝在咖啡罐大小圓筒內的緊湊型電機。指尖配備了觸覺傳感器，通過測量人工皮膚下液體電學特性的變化來感知接觸。當手指觸碰到物體時，這些傳感器將物理變化轉化為數據，模擬出真實的觸覺反饋。

研究生研究人員通過簡單的訓練任務 —— 如堆疊圓環、抓取立方體或引導小型物體 —— 來教授機器人手部協調能力，并收集數據用于訓練機器學習算法，使其性能隨時間不斷提升。林奇表示，未來的版本還需在手指側面和手掌部位集成更多傳感器，以實現諸如用鉛筆寫字等更精細的操作。

也有研究者開始質疑機器人手是否必須模仿人類形態。哥倫比亞大學機械工程教授馬泰伊?喬卡利耶（Matei Ciocarlie）研發了一款四指機械手，僅憑觸覺即可識別物體的形狀與質地，從而彌補視覺系統的不足。這款手能夠輕柔地托住脆弱物品（例如紙制圓筒），但仍會出現滑落或掉落的情況。

波士頓動力公司（Boston Dynamics）則為其實驗性人形機器人 Atlas 采取了另一種路徑。最新版 Atlas 的手部配備三個可重構手指，能夠變形為類似拇指的抓握結構，或展開成寬大槳狀的手掌。公司發布的視頻顯示，該機器人能夠舉起汽車零部件、平衡啞鈴并抓取小型物體。

負責該項目機器人行為與 AI 戰略的阿爾貝托?羅德里格斯（Alberto Rodriguez）表示，設計過程中必須持續在力量、靈活性、纖細度和耐用性之間尋求平衡。

“我們不能推出一個過于脆弱、性能低下的夾持器，畢竟這臺機器人被設計用于搬運重物、快速移動，”他說。

并非所有工程師都認為類人手具有必要價值。總部位于舊金山的 MicroFactory 公司聯合創始人兼首席執行官伊戈爾?庫拉科夫（Igor Kulakov）更傾向于采用簡單、工業化的解決方案。該公司售價 5000 美元的機器人配備兩條機械臂：一條通常裝配專用工具，另一條則使用兩指夾鉗固定零件。這種配置能夠以遠低于復雜人形機器人的成本，完成焊接電路板、擰螺絲、剝離保護膜等關鍵制造工序。

盡管已有進展，工程師們仍面臨嚴峻的材料科學挑戰。Shadow Robot 公司總監里奇?沃克（Rich Walker）指出，當前制造業尚難以復制諸如自愈皮膚或自潤滑關節等基礎生物特性，產品工程層面仍有重大障礙待克服。

推動人手仿生技術發展的背后，是更廣泛的經濟現實：制造業與護理行業正面臨日益嚴重的人力短缺問題。領導該項研究聯盟的西北大學機械工程教授艾德?科爾蓋特（Ed Colgate）表示，提升機器人靈巧性或將使中小型企業在自動化工具的獲取上，不再受制于大型企業所壟斷的技術壁壘。

“它可能會催生全新的、有吸引力的工作崗位，”他說，“這正是我們投身于此的原因。”