从钢琴家的指尖流动的移动旋律，显微镜下的外科医生的手术，甚至是母亲在将鞋子的鞋带绑定到儿童的情况下的善良和磨损...人手所显示的技巧和智慧是呼吸。在近半个世纪的时间里，科学家一直渴望创建像人手一样灵活的机器人手，使他们可以“感觉到”玻璃球的光滑表面，从而使他们可以“抓住”“鸡蛋”而不会“打破”鸡蛋，从而使他们能够在危险环境中完全操纵精美的操作。这是智能机器人征服的最困难的优势，但也许在不久的将来，这种愿望会实现！
当您早上醒来并关闭警报时，您的大脑立即完全一系列复杂的计算。估计警报位置，计算轨迹臂臂，并预测按下按钮所需的力。当他们的手指触摸冲浪时按钮的王牌，皮肤中成千上万的触觉受体立即感受到材料的硬度，温度和质地，从而实时调节压力水平。这种显然普通的行为实际上说明了人类感知和控制系统的难以置信的复杂性。
今天，随着人工智能的快速发展，我们目睹了太多令人惊讶的进步。 1997年，IBM Blue Deep击败了Kasparov世界冠军。 2016年，DeepMind Alphago在Go Field中击败了世界冠军Lee Sedol。近年来，大型语言模型表现出了对语言的令人震惊的理解。
但是，在人工智能领域，将智能手放在像人类这样的机器上是最难克服的“硬骨”。
这并不奇怪。人类的手是进化过程的杰作，涉及27个骨头，29个关节，123个韧带，三个主要的周围神经和34个肌肉。这复杂的系统可以创建24个运动自由度。更重要的是，我们的手被触觉受体覆盖。它涵盖了皮肤的每平方厘米100多个触觉传入。感受各种信息，例如压力，温度，纹理，湿度，机械振动等等，并允许此信息实时传递到大脑进行处理。
就机器人而言，不可能复制此类功能。我们面临多个挑战。
首先，机械设计的挑战：如何将足够的自由度整合到有限的空间中，同时保证足够的强度和精确度？传统的刚性关节使得难以实现人的手的灵活性，并且柔性材料可产生困难的控制。
第二个是技术检测的挑战。这是一种在机器人手表面整合众多高精度触觉传感器的方法，这使机器可以“感觉到”微妙的C物体的苛刻性？
最后，有控制算法的挑战。是否有任何方法可以在大型高数检测数据上提取有效的信息并实时生成精确的动作指令以实现适应性和熟练的互动？
这些问题交织在一起，可以为机器提供一对“像人类一样聪明的手”：人工智能领域中最复杂，最具挑战性的问题之一。
机器的手从实验室移动到应用
业务之手的发展可以追溯到1960年代，当时使用工业机器人武器执行了简单的抓地力任务，但其灵活性是pobre且功能限制。在1980年代，敏捷的手开始以多个自由度和多个手指出现，这标志着敏捷手的第一个形成。在此期间，犹他大学和麻省理工学院共同开发的犹他州/麻省理工学院的手通常被认为第一个机器人灵巧的手。该手配备了位置和强度传感器，提供了重要的支持，以研究机器人的灵活性和控制技术。
其次是斯坦福大学和NASA喷气推进实验室（JPL）共同开发了斯坦福/JPL电话，目的是代表人类进行太空行动。该项目是太空机器人技术的首批研究之一。这些早期的工作人员的设计相对简单，但是技术发展LAIDR的坚实基础。
在21世纪初，手动技能技术指导了新的快速发展回合。英国影子机器人发动了灵巧的手，成功地复制了大部分人类手的自由。右手的手包括20 cc发动机和仿生肌腱（其中远端和中央phalanx控制着24个接头通过CC发动机的运动（由CC发动机喂养），从而实现了复杂的操作FUNCTIONS，以及促进熟练手的商业应用。在同一时期，由航空航空航空中心（DLR）和哈尔滨技术研究所共同开发的DLR/命中手在商业领域也是一项重要成就。
在2010年左右，人工智能的快速发展注入了智能手部技术的新推进。诸如Google和OpenAI之类的组织开始基于深度学习来探索智能手动算法。通过大数据培训，这些算法具有独立学习和处理复杂任务的能力。 2019年，Operai展示了成功恢复魔方与人工智能算法结合的结果。这种创新的进步已成为智能手和人工智能深入整合的一个里程碑。次年，Openai展示了更多如何在虚拟环境中训练大型业务的方法S，使他们能够操纵像人类一样灵活的物体，并精确地调整物体在手中的位置和方向。这些技术进步表明，在高水平的智力中，技能的进步。
在2020年左右，商业动力的发展将与触摸深入融合。通过先进的触觉传感器和多模式识别技术，商业手可能会实时感受对象，形状和强制反馈材料，从而更加精确地操作。例如，由北京大学开发的F-TAC手是第一个意识到对机器人手的完全触觉认可的人，这使其成为该领域的重要进步。同时，右手手逐渐将其集成到人形机器人中，以进行更复杂的任务。研究人员正在努力为这些机器人提供操纵工具，精确组装并理解动态环境中复杂对象的能力。能力。这组合不仅可以提高人形机器人的实用性，而且在野外机器人领域，医生，制造业和Ethe灾难救济中也表现出巨大的潜力。
通过融合感知和对人形机器人的智能控制，熟练的手在人形机器人身上的感觉进一步促进了机器人与人类世界之间的完美合作。将来，智能手的发展将继续朝着更高的情报，更强大的适应性和更广泛的应用方案前进。
他们成为人类技能的扩展
想象一下您聪明的机器人助手一个早晨小心地准备早餐。感觉到鸡蛋果皮的厚度，并用正确的力破坏鸡蛋果皮，而不会损坏蛋黄。触摸面包的新鲜感，并通过为您烘烤完美的烤面包来判断它。您甚至可以根据牛奶的温度及其喜好使咖啡更合适。
在医院是一个患有帕金森氏病的老人正在接受康复培训。由于病人，他的手常常无法控制地颤抖，甚至维持一杯水也成为一个问题。但是现在，机器人的温柔聪明的手已经成为他的“第三只手”：当他想以柔和的动作和家庭护理喝水时，他可以感受到老人的意图，并不断地向嘴里输送一杯水。更令人惊讶的是，该机器人可以自动调节水温，以确保老年人不会燃烧并记住他们的饮料习惯。
在另一个手术室，神经外科医生接受了高度复杂的脑肿瘤消除手术。他的助手不是另一位医生，而是一个聪明的机器人手，精度很高。机器人的“触摸感觉”比人类的“触觉感觉”要敏感得多。您可以感受到不同脑组织的细微差别：硬度的略有差异补间肿瘤组织和当时的正态脑组织无法逃脱“感知”。在消除肿瘤过程中，机器人的手可以精确地避免关键的神经血管血管并最大程度地减少手术风险。最令人惊讶的是，可以远程进行此类手术：北京专家可以在新疆患者中进行手术，而Smart Robot已成为医生手的远程扩展。
在家庭生活中，智能机器人将成为我们最细心的助手。衰老难以使他们的活动能力使他们着装，清洗和吃。对于被占领的办公室工作人员而言，它负责房屋的鲜花和植物，水并根据植物的需求施肥，知道是要换地地还是调节光线，甚至感觉到植物的“情感”。对于那些喜欢做饭的人来说，它是最好的厨房助手成分的s。
在环境保护方面，智能机器人的手也发挥自己的作用。通过清洁海洋垃圾，机器人可以用精度和订购不同类型的垃圾，即使是小心地挽救了被困在垃圾桶中的海洋生物。在树木种植和种植的工作中，机器人可以根据土壤条件和幼苗的特征来准确控制种植的深度和施肥，并可以大大提高树木种植的生存。
在太空探索领域，智能机器人的手成为人类探索空间的重要工具。在火星勘探任务中，配备了智能机器人的机器人可以比现在提供的更复杂的科学实验来实现更复杂的科学实验，甚至组装复杂的科学研究团队。在维护空间站的过程中，机器人可以完成对宇航员太危险或难以实现的任务，非常适合在空间任务的安全性和效率上。
这些场景听起来像是科幻电影，但是随着智能机器人技术的快速发展，这个未来使我们接近我们。
智能机器人的开发代表了不断的人类搜索，以提高他们的技能。这并不是要取代人的手，而是要扩大人类能力，帮助他完成超出生理范围的任务，这使他能够专注于更具创意的工作。
这个过程需要保持开放的思想，并积极采用技术进步的机会，但需要仔细考虑技术发展所带来的挑战。只有这样，才能聪明的机器人能够真正使人类受益，并创造一个辉煌的未来，使人类和机器在和谐中并存。
（作者：分别为北京大学的博士生Zhao Zihang和Zhu Yixin；北京大学武汉人工研究所北京大学情报（编辑：刘Yanghe）
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