瑞士团队造出变形金刚手！脱离手臂自主爬行，抓取搬运一气呵成

机器手手设计的天花板被捅破了！

机器人领域迎来了一次颠覆性创新。可拆卸、可爬行、可双向抓取的机械手，首次真正实现了抓取与自主移动的无缝融合。以后机器人捡东西，再也不用“伸手够”了，它能自己“爬过去拿”！

01.

传统机器手，到底被什么限制了？

人类的手被誉为灵巧的巅峰，但它有两个致命短板：

一是不对称设计。依赖一个大拇指，另一边却无能为力。想单手拧瓶盖？难。想对称抓握螺丝刀？更难。

二是固定在手臂末端。够不到的地方，就是够不到。东西掉进沙发底、滚到架子后？只能干瞪眼。

绝大多数仿人机械手也继承了这些限制。它们像高级工具，却无法自主移动、多对象抓取、快速切换形态。

但就在最近，一项发表在《Nature Communications》的研究，用一只“不像人手的机械手”，打破了所有规则。

02.

它长得不像手，却比手更能打

这个机械手有三大核心绝活：

• 对称可逆设计：手指全是“拇指”

它没有固定的大拇指，每个手指都能双向弯曲（±90°以上），且结构完全对称。这意味着：任意两根手指都能组成“夹持对”，像拇指和食指一样配合。

手掌正反两面都能用，无需转动手腕，就能同时抓握两侧的物体，比如一手拿瓶子，另一面抓薯片盒。

• 可拆卸变身：从“手”秒变“爬行机器人”

它通过一个电机驱动的螺丝机构与机械臂连接，可以随时拧下来。一旦落地，立刻启动爬行控制器，用几个手指当腿，稳稳站起来就走。

• 多任务并行：抓着东西还能爬

它能在爬行过程中，用闲置手指抓取物体，甚至同时携带多个物体继续爬行不耽误。

03.

它是如何被“炼成”的？

研究团队深知，要创造一种同时精通抓取与爬行的全新形态，人类工程师的直觉和经验可能触及不到最优解。因此，他们构建了一个数字化的演化场，让算法在虚拟世界中模拟自然选择，自主进化出最优设计。

第一步，设定目标：既要能稳定抓取1-2个物体，又要能快速爬行，稳定性和效率兼具。

研究建立了一个包含标准手掌模型和可配置手指的数据库，定义了所有可能的手指-物体接触基本形态，作为优化搜索的基础。

第二步，基因算法寻优：采用遗传算法模拟进化过程，在仿真中测试不同手指数量（3-8根）和布局，评估抓取稳定性与爬行距离。

第三步，发现最优解：仿真结果揭示了一个明确的最佳区间，4-5根手指是效率最高的选择。手指太多反而容易自己撞自己，影响运动。

最终，系统自动生成的手指布局，既保证了抓取的多样性，也优化了爬行的步态。

04.

完成33类人类抓取动作，爬行性能提升5-10%。

从算法中胜出的4-5指最优配置被制成实物。实验证明，该设计不仅能完成所有33类人类抓取动作，其对称结构还带来了5-10%的额外爬行性能提升。

√ 抓取能力测试

完成了全部33类人类标准抓取动作，实现了多物体同时抓取（最多4个），且能爬行中保持稳定；执行了非仿人抓取，例如用任意两指做精细捏取，甚至模拟拧螺丝动作。

√ 角色切换演示

从机械臂上自动拆卸，落地即爬；爬行中抓取黄色木块，放在自己背上，再用一根手指轻压固定；继续爬，抓取蓝色立方体，叠放在木块上；最后爬回机械臂，自动对接、重新装上。全程自主，无需人为干预。

√ 容错与恢复

得益于对称设计，即使被翻转倒置，它也能直接用手撑地站起，快速恢复运行。

自然进化受限于生物构造，无法让手指可拆卸或完全对称。但机器人设计可以。与人类手相比，它在多对象抓取效率、无需手腕转动、自主移动能力等方面明显占优。在爬行距离上，对称设计比非对称设计性能提升5-10%。

05.

未来能用在哪里？

这款机械手从末端工具变为独立智能体，可自主移动、灵巧操作，并具备紧凑形态，击中了许多复杂场景的痛点。

灾难救援中，它能够脱离机械臂，进入狭小空间，移动并抓取障碍物，极大提升救援效率与安全性；

仓储物流场景中，它的价值在于极致的空间利用率，可以在货架深处取货，无需大型机械臂介入。

此外，其可拆卸、可反向抓握的对称设计，不仅可以作为模块化假肢，更可以作为健康从业者的“第三只手”，干一些复杂的活。

它告诉我们：机器人的手不必像人手，移动也不必靠轮子或足式底盘。

一个可拆卸、可爬行、可双向抓取的机械手，让机器人首次在抓取与移动之间实现了形态自由。

也许不久的将来，我们会在工厂、仓库、灾区甚至太空舱里，看到这些小手自己爬来爬去，捡东西、搬零件、执行任务。

到那时，我们可能真的要问：它到底算手，还是算机器人？

论文链接：http://www.nature.sh.sjuku.top/articles/s41467-025-67675-8