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AI助仿生手“不费脑”完成自然抓握
2025-12-10 14:12
来源:科技日报
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  美国犹他大学研究团队提出了一种融合人工智能(AI)的仿生手控制新方法,有望显著降低手臂义肢使用过程中的大脑负担。相关成果发表于新一期《自然·通讯》杂志。

  

犹他大学的研究人员在一款商用仿生手上加装了定制指尖,这些指尖能够感知压力,同时还配备了光学接近传感器,可在手部尚未接触物体前“感知”目标。借助这些传感器,人工智能可以在抓握和持物过程中辅助使用者完成关键的精细动作,实现更加灵巧、稳定的控制。图片来源:美国犹他大学

 

  

  尽管当前高端仿生手在外形和驱动方式上已十分接近真实手臂,但在使用过程中,佩戴者仍需刻意控制手指的张合与用力程度。控制不直接、操作负担重,正是近一半使用者最终放弃义肢的重要原因。其中一个关键问题在于,大多数商用仿生手还无法复制触觉反馈,而这种触觉正是人类以直觉、反射方式抓握物体的关键来源。

  为解决这一问题,研究团队在一款商用仿生手的基础上安装了定制化指尖模块。这些指尖除了能感知压力外,还配备了光学接近传感器,能模拟最精细的触觉。例如,它们甚至可感知到几乎无重量的棉球掉落在其上的感觉。

该研究的第一作者马歇尔·特劳特(右)与截肢者合作,探索人工智能如何用于对先进义肢的自主控制。图片来源:美国犹他大学

 

  

  针对触觉反馈问题,研究团队利用传感器数据训练了一个人工神经网络模型,使手指能自动移动到与物体形成完美抓握的合适位置。由于每根手指都有独立传感器,可“感知”前方情况,因此多根手指可并行工作,从而对物体形成完美、稳定的抓握。

  研究团队创建的这种仿生方法,并未将控制权完全交给AI,而是采用“人—机共享”的策略。使用者负责发出抓取或放松的整体意图,AI系统则自行完成精细调节,从而避免人与机器相互干扰,使操作过程更加顺畅。

  在实验中,4名肘下腕上截肢的参与者在使用该系统后,在标准抓握任务中的稳定性和精确度均有提升,主观感受到的思维负担明显下降。更重要的是,参与者无需经过长时间训练,便可完成捡取小物体、端起塑料杯饮水等日常动作。

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