机器人灵巧手比拼“指尖功夫”

　　▶ 本报记者 罗晓燕 刘琴

　　镊子夹豆、积木搭建、粉末称量……这些精细操作往往需要人们全神贯注、手稳心静，如今竟成了机器人同场竞技的考题。8月23-24日，第二届世界人形机器人运动会场景赛灵巧手专项赛决赛在国家速滑馆举行，电动工具装配等8个子赛项轮番展开，机器人的“指尖功夫”在毫厘之间决出胜负。

第二届世界人形机器人运动会场景赛灵巧手专项赛决赛现场 均为本报记者 罗晓燕/摄

　　毫厘之间见真章

　　作为该赛事首次设立的专项赛，镊子夹豆、积木搭建、粉末称量、钉钉固定、开瓶撬盖、电动工具装配、线缆连接、拆箱拆包8个子赛项，集中考验机器人“看得清、想得全、拿得稳、放得准”的精细操作能力，堪称机器人指尖上的“十八般武艺”。

　　赛场上，参赛机器人的操控方式分为两种：一种由工程师通过电脑或手柄远程遥控；另一种则为挑战难度更高的全自主模式，即无需外部干预，由机器人独立完成全部任务。两种方式在计分规则上亦有所区分——全自主模式按原始满分计，遥操得分则乘以0.5的系数，以此鼓励各团队向纯自主技术方向发力。

　　电动工具装配子赛项，需要机器人使用电动螺丝刀将一颗标准螺丝拧入螺丝孔中，要求螺丝拧入到位、没有明显歪斜且未损坏螺丝孔，5分钟内有效拧入的螺丝数量多者为胜。最终，灵心巧手团队凭借全自主模式拿下17分（满分18分），夺得该赛项第一名。

　　机器人“打螺丝”究竟难在何处？灵心巧手（北京）科技股份有限公司（以下简称“灵心巧手”）算法工程师王镆涵在赛后接受记者采访时表示，这个赛项难点主要有3项：首先是视觉定位。赛场光照环境复杂多变，预先训练的模型无法直接套用，团队需在现场大量采集不同光照条件下的数据。其次是精度控制。比赛使用的M3螺丝孔洞仅2.5毫米，操作时哪怕偏差1毫米都无法成功旋入。团队凭借长期技术积累，最终将定位精度控制在0.1毫米以内，方使任务得以完成。第三是力度控制。人拧螺丝知道“拧不动了就是到位了”，机器人也得有同样感知，得让它通过力觉反馈自己判断什么时候该停。

　　镊子夹豆子赛项同样考验重重。机器人需面对直径仅约5毫米的黄豆，完成精准夹取、转移与释放，任何微小偏差都可能导致滑落。这要求机器人具备目标识别、精确定位以及机械臂、灵巧手的高速协同能力。

　　“我们自研的自主算法将视觉感知、动作规划与臂手控制串联成完整链路，灵巧手OmniHand则以稳定精准的硬件执行承接自主决策，让机器人真正把‘看见’转化为‘抓住’。”上海临界点创新智能科技有限公司（以下简称“临界点”）首席执行官乔天杰向记者介绍说。最终，临界点在镊子夹豆、积木搭建和粉末称量3个子赛项中均以全自主模式夺冠。

　　“如果说镊子夹豆考验的是‘能不能做得精’，积木搭建考验的就是‘能不能想得清’。”乔天杰告诉记者，在积木搭建过程中，机器人需要完成从目标识别、位置与姿态判断、规划取料到搭建的连续操作路径，在执行过程中还要根据实际状态进行调整，才能完成完整的积木搭建任务。

在灵巧手专项赛线缆连接子赛项现场，通研院BIGHand队登台竞技。

　　从赛场走向生产线

　　8个子赛项覆盖了从家庭到工厂的不同场景：电动工具装配要求机器人使用电动螺丝刀将标准螺丝精准拧入预制螺丝孔；粉末称量需用勺子舀取食盐颗粒放入电子秤的称量盘内，直至重量达20克，误差在0.5克之内；钉钉固定则考验打击力控制与目标精度对准；开瓶撬盖检验工具操作技巧及对易碎物品的保护能力；拆箱拆包重点考察精细切割控制、物品识别及多步操作规划；线缆连接要求机器人识别并拾取多种插头，插入对应接口。

　　“每一个赛场任务的背后都对应一道来自真实生产生活场景的考题。”大赛组委会委员、中国软件评测中心副主任巩潇表示。

　　不少参赛团队已经迈出了从实验室到产业化的步伐。“设立灵巧手专项赛，代表大众认知已从看机器人跳舞表演向更深度、更场景化发展的进阶。”王镆涵介绍说，灵心巧手已搭建一条全自主的机器人智能化生产线，涵盖从搬运机器人取料、送料到工作台组装，以及线缆插拔、连接件拼接等环节，“‘打螺丝’只是其中很小的一部分”。

　　“全自主赛队的表现比预想的要好。”灵巧手专项赛裁判长王世龙接受记者采访时表示，全自主模式技术难度更高、技术价值更大，因此在计分规则上予以倾斜。此外，灵巧手专项赛还特意设置了工业场景中的实操任务，以考查机器人在真实生产环境下的作业能力，“希望借此实现以赛促研，推动灵巧手在‘大脑’系统的协同下，未来能够在更多领域和场景中完成精细工作。”

　　“全自主机器人的完成情况超出很多人预期。不过也要看到，当与机器人接触的物体材质、软硬度、摆放角度发生细微变化，自主决策仍可能出现偏差。”在巩潇看来，这种面对真实物理世界时的不确定性，正是目前最核心的技术攻关难点，也是赛事持续推动突破的方向。