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机器人创新设计
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瑞士团队造出“变形金刚手”!脱离手臂自主爬行,抓取搬运一气呵成
机器人大讲堂· 2026-02-06 17:07
文章核心观点 - 机器人领域出现颠覆性创新,一款可拆卸、可爬行、可双向抓取的机械手首次真正实现了抓取与自主移动的无缝融合,打破了传统仿人机械手的设计天花板 [1][5][27] 传统机械手的局限性 - 人类及仿人机械手存在两大短板:一是依赖单一拇指的不对称设计,限制了对称抓握等操作;二是固定在手臂末端,导致工作空间受限 [3][4] - 绝大多数仿人机械手无法自主移动、进行多对象抓取或快速切换形态 [5] 新型机械手的颠覆性设计 - **对称可逆设计**:机械手没有固定拇指,每个手指都能双向弯曲(±90°以上),结构完全对称,使得任意两根手指都能组成“夹持对”,手掌正反两面都能用于抓取,无需转动手腕即可同时抓握两侧物体 [7][8] - **可拆卸与形态切换**:通过电机驱动的螺丝机构与机械臂连接,可随时拆卸,落地后能启动爬行控制器,用手指当腿进行移动 [9] - **多任务并行能力**:能在爬行过程中用闲置手指抓取物体,并可同时携带多个物体继续爬行 [10] 基于算法的设计优化过程 - 研究团队采用数字化演化场和遗传算法,在虚拟世界中模拟自然选择,以自主进化出同时精通抓取与爬行的最优设计 [12] - 算法目标为稳定抓取1-2个物体并实现快速爬行,通过测试不同手指数量(3-8根)和布局,发现4-5根手指是效率最高的最优解,手指过多会影响运动 [14][15] 性能测试与验证结果 - 实物机械手能完成全部33类人类标准抓取动作,并实现多物体同时抓取(最多4个) [16][17] - 在爬行中能保持稳定,并能执行非仿人抓取,如任意两指精细捏取和模拟拧螺丝动作 [17] - 其对称设计比非对称设计在爬行距离上带来5-10%的性能提升 [16][22] - 演示了从机械臂自动拆卸、爬行中抓取并搬运多个物体(如黄色木块和蓝色立方体)、最后自动返回并重新安装的全自主过程 [19] - 得益于对称设计,具备容错能力,即使被翻转倒置也能快速用手撑地恢复运行 [21] 潜在应用场景 - **灾难救援**:可脱离机械臂进入狭小空间,移动并抓取障碍物,提升救援效率与安全性 [24] - **仓储物流**:可在货架深处取货,提高空间利用率,无需大型机械臂介入 [25] - **医疗与辅助**:其可拆卸、对称的设计可作为模块化假肢或健康从业者的“第三只手”执行复杂任务 [25] - 该设计理念表明,机器人的手不必像人手,移动也不必依赖轮子或足式底盘,为在工厂、仓库、灾区甚至太空舱等场景的自主应用开辟了新可能 [26][27] 相关行业企业列举 - 文章末尾列举了工业机器人、服务与特种机器人、医疗机器人、人形机器人、具身智能、核心零部件及教育机器人等多个细分领域的众多相关企业 [32][33][34][35][36][37][38]