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提到人形机器人,很多人脑海中浮现的,是一只和人类一模一样的五指灵巧手。

但美国机器人公司波士顿动力最近给出了一个反直觉的答案:为了让机器人真正走进工厂干活,手不一定要长得像人。

波士顿动力成立于1992年,脱胎于麻省理工学院,如今由韩国现代汽车集团控股。

该公司为旗下人形机器人Atlas推出了全新设计的机械手。它只有四根手指,没有小拇指,手指还能向外张开到人手无法达到的角度。

一、四指十三自由度

新机械手由一根拇指和三根手指组成,拥有13个自由度。

所谓自由度,可以简单理解为机械手能够独立活动的关节方向数量。自由度越多,手的动作就越灵活多样。

人手通常被认为拥有20多个自由度,13个自由度虽然不及人手,却已足以完成工厂中绝大多数抓取和操作任务。

相比之下,上一代Atlas的机械手只有三根手指和7个自由度,新设计在灵活性上实现了大幅跃升。

新手掌最特别的地方之一,是手指能够向外张开,张开幅度超过人类手掌的能力。这让机器人在抓握大型或形状不规则的物体时,有了更多选择。

在驱动方式上,新机械手采用直接驱动的执行器配置,电机具备反向驱动能力。

反向驱动意味着,当手指受到外力推动时,电机也能随之转动,而不是僵硬地死死卡住。这让机器人能够“感受”到接触力的变化,从而实现更精细的力反馈控制,比如轻轻握住一个鸡蛋,或者稳稳拧紧一颗螺丝。

二、为什么砍掉小拇指

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波士顿动力为什么要放弃“像人”的设计?

该公司机器人行为总监阿尔韦托·罗德里格斯给出的解释很直接:手的设计是一场残酷的权衡。

他指出,目前许多机械手设计为了追求与人手高度相似,正在牺牲可靠性和可制造性。

人手是大自然数百万年进化的杰作,拥有27块骨头和复杂的肌腱系统。但对机器来说,完全照搬人手结构,意味着要在狭小空间内塞进大量电机、传感器和传动部件,不仅制造困难、成本高昂,而且容易出故障。

许多仿人机械手依靠细小的肌腱或线缆穿过关节来传递动力,这些部件在长期使用中容易磨损、断裂,维修起来相当麻烦。

波士顿动力的新设计彻底取消了跨越关节的精细肌腱和线缆。每个执行器组件都是一个可以整体更换的独立单元,一旦出现故障,只需像换电池一样把整个模块拆下来,换上新的即可。

这种模块化思路在工业设备中十分常见,它能大幅缩短停机时间,对于需要连续运转的生产线来说尤为关键。

至于小拇指,研究团队经过测试发现,对于机器人需要完成的大多数任务来说,它并不是必需的。去掉它,既能简化结构,又能降低成本,对实际作业能力的影响却很小。

三、从实验室走向生产线

这次重新设计背后,是波士顿动力战略方向的重大转变。

过去,波士顿动力以炫酷的机器人视频闻名于世,Atlas后空翻、跑酷的画面曾在网络上广为流传。但那时的Atlas更多是一台研究平台,追求的是展示技术极限。

如今,公司的目标已经转向规模化量产,计划瞄准每年10万台量级的生产规模,让Atlas真正进入工厂承担实际工作。

现代汽车集团此前已表示,计划把Atlas部署到旗下汽车工厂中,承担搬运和装配等工作。

在这一目标下,机械手的设计标准发生了根本变化。它不仅要灵活,更要耐用、易于制造、维护成本低。

新手掌支持使用工具、提供力反馈,同时简化了制造流程。它放弃了外观上与人手的相似,换来的是在真实工厂环境中所需要的耐用性和成本效益。

四、人形机器人的“实用主义”转向

波士顿动力的选择,折射出整个人形机器人行业正在经历的一场思路转变。

近两年,人形机器人成为全球科技投资的热点,中美两国众多企业纷纷推出产品。不少企业在灵巧手的研发上投入巨大,力图让机器人的手无限接近人手。

但当行业开始从展示样机走向商业落地,成本、可靠性和可维护性的权重正在迅速上升。工厂需要的不是一只完美复刻人手的艺术品,而是一只能连续工作数千小时不出故障的“工具”。

在中国,宇树科技、优必选等企业也在加快推进人形机器人量产,各家在灵巧手路线上的选择不尽相同。

当然,这并不意味着仿人灵巧手没有价值。在需要极其精细操作的场景,比如医疗手术或精密装配中,高度仿人的设计仍有其优势。

飞机并不需要像鸟一样扇动翅膀,轮子也比腿跑得更快,工程史上类似的例子比比皆是。

但波士顿动力的探索提醒人们:机器人不必成为人类的翻版。有时候,跳出“像人”的思维定式,反而能找到更适合机器自身的最优解。