美国工程师设计出人工智能仿生手，其抓握精度堪比人类

十大品牌 2025年12月12日 01:38 1 admin

截肢者们面临的困境，远比外人想象的更为复杂。即便装备上价值不菲的仿生手，要完成拿起一支铅笔或端起一杯水这样的简单动作，仍需要高度集中注意力去操控每一根手指。正是这种巨大的认知负担，导致近半数假肢使用者最终选择放弃他们的人造肢体。

犹他大学神经机器人实验室最新发布的研究成果，或许将彻底改变这一局面。研究团队在《自然·通讯》杂志上发表论文，展示了一种革命性的控制策略：让人工智能接管假肢的抓握过程，使用者无需刻意思考如何协调手指，就能完成自然、精准的动作。

传感器赋予机械手"触觉神经"

人类的手部灵巧性源于复杂的神经反馈系统。27块骨骼、34块肌肉和24个自由度的协同工作，加上密布的触觉感受器，使我们能够不假思索地完成各种精细操作。传统假肢的致命缺陷，正是缺乏这套感知系统。

研究团队与TASKA假肢公司合作，为商用机械手的每根手指配备了定制指尖。这些指尖内置压力传感器和光学接近传感器，灵敏度高到能够检测棉球般轻柔的触碰。更关键的是，这些传感器采集的数据被输入到人工神经网络中，让机械手学会了自主判断和调整——当手指接近物体时，系统会自动预测最佳抓握姿态，每根手指独立而协调地完成包络动作。

这款人工智能驱动的假肢与截肢者协同工作，增强了灵活性，并使设备操作更加直观。犹他州神经机器人实验室

这种设计理念与北京大学和通用人工智能研究院联合研发的F-TAC Hand异曲同工。后者在掌面70%的面积上集成了高分辨率触觉传感器，实现了类人水平的自适应抓取。全球范围内，从韩国的超轻型机器人手到复旦大学的柔性灵巧手，研究者们正从不同技术路径探索赋予机械手"感知能力"。

人机共享控制的微妙平衡

技术突破的真正难点，在于如何平衡人类意图与机器自主性。如果人工智能完全接管控制权，当使用者想要松开物体或改变抓握方式时，假肢可能无法及时响应；而如果过度依赖使用者的主动控制，又会回到认知负担过重的老问题。

犹他团队开发的仿生系统采用了动态加权算法，实时融合肌电信号反映的用户意图和人工智能的自主判断。系统会在接近物体时由人工智能主导，自动完成手指调整和力度控制；而当用户发出明确的控制信号时，又能迅速将主导权交还给使用者。这种"共享控制"模式使得假肢既能自主完成复杂抓握，又保留了使用者的精细调节能力。

四名腕部至肘部截肢患者参与的测试验证了系统的有效性。他们不仅在标准化评估中取得更高分数，还能完成此前难以想象的精细任务——用塑料杯喝水而不会捏碎杯身，或是稳稳拿起易碎的小物件。使用者普遍反映，操作假肢时的心理压力明显降低，动作变得更加流畅自然。

通往"意念控制"的漫长征途

尽管当前技术已取得显著进展，但与真正的人类手部功能相比，智能假肢仍有很长的路要走。研究团队的下一步目标是整合植入式神经接口技术，实现真正的"意念控制"，并将触觉反馈传回使用者的大脑。

这一愿景并非天方夜谭。芝加哥大学等机构在增强假肢触觉反馈方面已取得突破，能让假肢感知物体质感。通过精密的脑电刺激，研究人员正在尝试在使用者大脑中"重建"细腻的触觉感受。中国的OHand智能仿生手已利用神经接口技术，通过捕捉皮下肌肉的神经信号来精准控制五指活动。

从技术演进的角度看，智能假肢正经历从"被动工具"向"智能伙伴"的转变。早期的机械假肢完全依赖使用者的体力驱动，肌电假肢实现了电子控制但仍需大量练习，而融合人工智能的新一代假肢则开始具备"理解意图"的能力。未来，当神经接口、触觉反馈和人工智能完全融合，假肢或许将不再是"代替品"，而是能与人类神经系统无缝对接的真正"新肢体"。

犹他大学的这项研究提供了一个清晰的信号：假肢技术的突破口，不在于单纯提升机械性能，而在于重新思考人与机器的协作方式。当人工智能承担起复杂的协调计算，使用者便能将精力集中在高层次的意图表达上，就像我们操控自己的手时从不需要思考每块肌肉的收缩顺序。这才是让假肢真正"消失"在日常生活中的关键——让技术成为本能的延伸，而非需要刻意操作的外物。