“触”手可及 中国科学家主导完成机器人智能高水平研究

来源：中国新闻网

中新网北京6月9日电 (记者 张素)人的手部具有结构高度复杂、功能极为精密等特点。对人类手部功能的研究是具身智能与机器人学科研前沿领域，其中一项关键挑战在于触觉反馈与运动能力的整合。

6月9日，由中国科学家主导完成并在国内实现的机器人智能高水平研究成果“高分辨率触觉感知机器手实现类人适应性抓取”，获得国际学术期刊《自然·机器智能》发表。

6月9日，“高分辨率触觉感知机器手实现类人适应性抓取”获得国际学术期刊《自然·机器智能》发表。北京大学人工智能研究院供图

“人类手部的灵活性和适应性很大程度上归功于其密集的触觉传感能力，这使我们能够精确感知与调整抓握过程。”论文第一作者、来自北京大学人工智能研究院的博士生赵秭杭介绍说，但在机器人领域，如何在不影响运动功能的前提下实现全手触觉覆盖一直是难题。

如今，研究团队开发的“基于全手触觉的机器人仿生手”(F-TAC Hand)解决了这一难题。高分辨率触觉传感器覆盖了该机器人仿生手手掌表面70%的广大区域，空间分辨率达到0.1毫米，相当于每平方厘米约有1万个触觉像素。

赵秭杭解释说，人类手部触觉系统由两个关键要素组成——遍布皮肤的密集触觉传感器阵列，以及大脑中专门解释这些海量感觉输入的神经处理机制。“F-TAC Hand模拟了这种设计，将17个高分辨率触觉传感器集成在一起，并巧妙地将传感器设计为既是感知元件又是结构部件。”他说，这种创新设计使F-TAC Hand能够像人类手掌一样，在抓取过程中实时感知接触变化并迅速调整，极大提升了机器人在不确定环境中的操作稳定性。

实践中，面对一个装满水的杯子与另一个空杯子，人类抓握杯子的位置、角度、方式有所不同。“我们通过开发一种生成机器手抓取策略的算法，产生的抓取方式非常多样；按照国际上常用的手部抓握姿态分类，这些抓握姿态涵盖了常见的所有抓取类型。”论文共同第一作者、来自北京大学人工智能研究院的博士生李宇飏说。

谈及F-TAC Hand的适应性智能机制，李宇飏表示，当用一只手抓取多个物体时，需要做精确的全手接触检测并调整运动策略才能实现精准稳定抓取。实验结果表明，当规划的抓取策略在现实环境中因执行误差导致后续抓取无法正常执行时，F-TAC Hand能够在约100毫秒内通过触觉信号感知情况并快速切换到替代策略，确保任务完成。

“高分辨率触觉感知机器手实现类人适应性抓取”由北京大学人工智能研究院、北京大学武汉人工智能研究院、北京通用人工智能研究院、北京大学工学院和伦敦玛丽皇后大学联合组成的科研团队完成。

“手部的触觉体验对我们认知世界至关重要，F-TAC Hand的成果表明，丰富的感知能力对于机器智能的发展同样不可或缺。”论文通讯作者、北京大学人工智能研究院助理教授朱毅鑫说，这项研究成果有望推动机器人技术在医疗、工业制造、特殊环境作业等领域的落地应用，“未来我们将继续深化触觉感知与机器人控制的结合，探索更加智能的体感交互范式。”

朱毅鑫特别指出，这项研究不仅是技术上的突破，更为理解智能的本质提供了全新视角。“这种将高保真物理感知与智能控制系统结合的方法，代表了通向更高级别机器智能的重要路径。”他说，F-TAC Hand为具身智能开辟了新的研究方向。(完)