【編者按】
與AI同行
人類文明的每一次躍遷，總與工具的革新相伴。從蒸汽機的齒輪轉(zhuǎn)動，到計算機的代碼奔流，科技的進步宛如撬動歷史車輪的強大支點，推動著人類社會不斷向前邁進。
從能言善辯、知識淵博的大模型，到靈活敏捷、精準擰螺絲的人形機器人；從“上天入地”、高效作業(yè)的AI巡檢系統(tǒng)，到貼心周到、隨叫隨到的智能管家……這一次次激動人心的技術(shù)突破，一個個精彩紛呈的產(chǎn)品亮相，都在清晰地向我們宣告：與AI同行，不再是遙不可及的未來想象，而是真真切切的當下現(xiàn)實。
本期《科創(chuàng)未來》，我們將聚焦人工智能，通過走訪工業(yè)、醫(yī)療、文旅、康養(yǎng)等多個行業(yè)，探尋人工智能的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用實踐，帶您領(lǐng)略人工智能為各行業(yè)帶來的全新變革與無限可能。
川觀新聞記者 高杲
給咖啡拉花、攪拌飲料、分揀快遞……近年來，人形機器人悄然走進我們的生活，徐徐展開一幅未來生活的智慧圖景。這一切，離不開一個重要部件——“靈巧手”。
作為機器人和環(huán)境交互的末端執(zhí)行器，“靈巧手”被看作推動人形機器人技術(shù)變革的關(guān)鍵突破口。在天府絳溪實驗室，有這樣一支團隊，他們每天和“手”打交道，希望打造一雙帶“感”的人形機械手，讓生活更帶感。
帶“感”的人形機械手（圖片由天府絳溪實驗室提供）
有多帶“感”？
堪比人手，能承受200℃溫差
手是人體最靈活復(fù)雜的器官之一，盡管重量僅占人體總重量的1/150，卻決定著全身逾半數(shù)運動功能的發(fā)揮。因此，如何讓“靈巧手”更接近于人手，是不少人形機器人企業(yè)關(guān)注的重點。
“靈巧手”想和人手一樣靈巧，一個關(guān)鍵的因素，是自由度的數(shù)量。
“所謂自由度，就是能獨立運動的維度數(shù)量。一般來說，自由度數(shù)量越多，‘手’的靈活性就越高?！碧旄{溪實驗室微波與光子集成前沿研究中心副主任潘亮介紹，我們的雙手擁有21個自由度，這使它們可以靈活實現(xiàn)彎曲、伸展和轉(zhuǎn)動等基礎(chǔ)動作，上到提取重物，下到捏住米粒，都可以完成。如果加上手腕，整個手部系統(tǒng)的運動維度可以達到27個，可以讓人完成彈鋼琴等精細協(xié)調(diào)任務(wù)。
與人手相比，人形機械手的表現(xiàn)如何？潘亮介紹，這雙“手”的自由度能到22個。這意味著，它可以精密模擬人類手指的骨骼和關(guān)節(jié)運動，完成抓、握、捏、擰、旋轉(zhuǎn)等不同動作。
如果說自由度為“靈巧手”搭建了硬件載體，那么，算法和感知系統(tǒng)則是決定它能否絲滑完成動作的關(guān)鍵。
“目前，我們看到很多‘靈巧手’干起活來磕磕絆絆，一個重要的原因是，與人手相比，它的感知能力較弱?！迸肆烈远似鹨槐Х葹槔f，這個動作對人類很簡單，但對機器人來說并不容易：它需要判斷——多大的運動幅度能觸碰到杯把，但又不至于碰翻它？施加多大力度可以握穩(wěn)杯把，又不會將其捏碎？如果咖啡杯外部有水漬，又該如何調(diào)整動作？這一切都依賴于視覺、觸覺、力覺等多模態(tài)感知系統(tǒng)的協(xié)同配合。
“我們打造了一套感知系統(tǒng)，讓它更帶‘感’?！迸肆两榻B，目前，這雙機械手可以感知物體的材質(zhì)、表面狀態(tài)及形態(tài)變化。“不管咖啡杯是陶瓷的還是塑料的，不管杯子外部是干還是濕的，它都能感知到。還能提取有關(guān)信息，制定下一步行動計劃，并執(zhí)行相關(guān)動作。”
不僅要接近于人手，這雙機械手還在多個指標上超越了人手。“例如，在觸覺上，它能感知羽毛的重量，人手幾乎感覺不到；在溫度上，它能承受超過200℃的溫差，而人手的感知范圍僅有60℃左右。”潘亮說，這雙機械手擁有比人手更精細的量化感知，以及超越人手的極端環(huán)境感知，能滿足更多元化的場景需求。
將帶來什么？
從工業(yè)領(lǐng)域到更多新場景
如此帶“感”的“手”，落地到實際應(yīng)用，將帶來哪些驚喜？
“將主要幫助工業(yè)領(lǐng)域降本增效?！迸肆琳f，這雙機械手可以做汽車高精度焊接、噴涂等工作，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。同時，還能精密操作電子設(shè)備中的微小零件，完成芯片封裝、電路板組裝等精細任務(wù)。
此外，它還將解鎖更多新場景。
例如在醫(yī)療領(lǐng)域，它可以作為輔助工具協(xié)助醫(yī)生進行微創(chuàng)手術(shù)。也可以在康復(fù)治療中，幫助患者進行手部功能的訓(xùn)練。在家庭服務(wù)領(lǐng)域，可以做家務(wù)，如疊衣服、洗碗、照顧老人等。
“它還將廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、醫(yī)療健康、物流倉儲、航空航天等多個領(lǐng)域?！迸肆琳f，未來，機械手將融入具身智能生態(tài)中，通過和智能機器人、腦機接口等技術(shù)深度融合，更好服務(wù)于我們的各項需求。
不過，潘亮也坦言，想要實現(xiàn)這一切，不管是技術(shù)上還是成本上，都將面臨不少需要攻克的難題。
例如，如何把手做小就是一個技術(shù)難題。“機械手的靈活，來自靈活的關(guān)節(jié)和更多自由度。”潘亮說，但每增加一個自由度，就需要在手掌內(nèi)嵌入一個對應(yīng)的驅(qū)動器，這就會造成機械手往往比人手大得多?！叭绻刂撇缓檬值某叽纾秃茈y適應(yīng)人類的各種生活生產(chǎn)環(huán)境，應(yīng)用場景也會大打折扣。”
成本也是一個需要解決的問題?！拔覀円呀?jīng)和一些企業(yè)展開合作，希望通過量產(chǎn)的方式降低成本?！迸肆琳f，隨著市場接受度不斷提升和產(chǎn)能持續(xù)擴大，機械手將擺脫高昂成本的束縛，成為大眾可以負擔的智能終端。
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