近日，腾讯Robotics X实验室发布了灵巧操作研究成果，并推出自研机器人灵巧手 “TRX-Hand” 和机械臂 “TRX-Arm”。这款灵巧手能做很多细活，一个致力未来要成为服务大众生活的机器人。

因为生活中有许多人需要帮助，如老人、残疾人等等。但生活环境太复杂了，除开这颗葡萄，还有无数种的物品，形态、功能、用法各不相同：机器人应该怎样去识别它们？又应该怎样去拿起？还应该发多大的力才能保证不拿坏？目前还没有一款机器人能全部做到。这款机器人出现就是为了去解决这个难点。

像人一样灵活的“巧手”亮相

要力气时可以拾取重物，要精细时可以花式调酒，拥有这般“男友力”的不仅是“麒麟臂”，也可以是一支机械手。

腾讯科研团队将冷冰冰的“机械手”，变成充满“人情味”的“男友臂”。腾讯Robotics X实验室公布最新机器人研究进展，推出自研机器人灵巧手 TRX-Hand和机械臂 TRX-Arm。这种机械手像人手一样灵活，专门针对日常生活场景自主开发，能执行从拾取物品、倒水到用签子插葡萄等各种各样的任务，甚至能做出专业调酒师才能做到的高速旋转倒酒、大小摇酒器相扣摇酒等双手协同动作。

人体全部206块骨骼中，有54块在手上，相当于骨骼总数的四分之一，而驱动这些骨骼的手部肌肉结构也极其复杂。所以，人类手的运动看似平常，却涉及相当高的灵巧水平，从精细物体的抓取到繁复工具的操作，人手能执行多种任务。如果要让机器人的手与人类的手有着相似的功能，在做动作时也具有很高的灵活性，并能以适当力量抓取物体，是一个巨大挑战。

人手是精妙的工具，因为它有复杂的结构，而要把这一切搬到机器手上却难如登天：体积不能太大，传感器得足够多，结构也要够灵活……既要“张飞拉车”，又要“黛玉绣花”，说来容易，让机器办到，则是对人类的一大考验。不过，现在看来，人类又完成了一项挑战。

可完成调酒、穿刺、抛接等动作

一般来说，机器人技术根据“智能程度”可分为三个阶段：只能完成固定命令的程序机器人、能够感知周围环境的自适应机器人以及能够自主学习和决策的智能机器人。

想要在各类场景里灵活操作物体，机器人需达到第二和第三阶段——能感知环境、理解物体、评估状态、预测行为并自主规划完成物体操作。据了解，腾讯灵巧手拥有8个可独立控制关节，自重仅1.16千克，最大持续指尖力可达15牛，最大关节速度不低于600度每秒，可轻松应对不同形状尺寸物体的抓取和操作。

此外，腾讯灵巧手在视觉、接近觉、触觉、力觉多传感器方面进行深度融合，能在各种操作任务中更全面及时地感知物体信息、自身运动状态以及与环境的物理交互，从而更可靠地完成任务。目前，灵巧手能完成调酒、抛接、翻转等动态操作，以及插孔、穿刺、搅拌等精细动作。

不同于传统的协作型机械臂，TRX-Arm采用了绳索传动与差分驱动相结合的方式，不仅有效降低了传动摩擦和运动惯量，还实现了多电机多关节协同驱动，具有高动态运动的能力，其最大速度7.4m/s，最大加速度44.5m/s2，可负载6kg以上。同时，其前臂集成了768点的触觉阵列，其刷新频率高达1000Hz，以此实现了酒瓶在滚动和平衡过程中的高频实时定位。

据研究员介绍，接下来腾讯Robotics X实验室将把继续推动自研机器人灵巧手TRX-Hand和机械臂TRX-Arm的融合，并引入深度学习等前沿算法，提升机器人的灵巧操作能力和解决复杂问题的能力，让其更好地服务现实需求。此前，腾讯Robotics X实验室已经推出多模态四足机器人Max和轮腿式机器人Ollie等多款自研机器人。接下来，腾讯将继续探索机器人前沿技术，推动机器人技术在养老护理、居家服务、智能制造等领域的落地应用。

让机器人技术更好服务现实需求

机器人是一项综合性的技术，不仅对本体和传感器等硬件有着极高的要求，软件算法也是机器人的核心要件。展示中，腾讯Robotics X实验室让机器人顺利完成“抛接”等高难度的动作，这类动作对实时性要求极高，感知或执行上的细微误差都会导致操作失败。

研究团队在这一过程中创新性地提出了基于机器人本体感知的抓抛过程建模与物体飞行轨迹预测方法，有效弥补传统视觉算法在短距离、强遮挡、高动态操作场景下的局限性，实现了高精度、高时效的抓抛物体飞行轨迹预测。此外，团队还提出了飞行物体的最优拦截时间、最优拦截位姿与最优拦截轨迹的计算方法，以动作持续时间、机器人运动能量以及与物体的接触力为优化目标，能在数毫秒内完成计算，实现对快速飞行物体的平稳拦接。

在搅拌棒插孔和使用签子插葡萄的任务中，不锈钢搅拌棒和金属签子都是无纹理、高反光的细长物体，搅拌棒直径8mm，与孔直径相差仅1mm，签子直径不足2mm，这给物体的识别与定位带来不少挑战。特别是，搅拌棒在经过一系列搅拌动作后并不一定停留在原来的手内位置，其在接近孔时会对孔造成遮挡，它的反光表面更会倒映出孔造成视觉的混淆。

对此，研究团队在仅依靠机器人头部相机的条件下，通过对物体间相对位置的估计，并融入触觉感知，获得了稳定的搅拌棒、孔和签子的识别与定位。此外，通过力觉感知到插孔失败后能抬起手臂再次尝试，通过几次试探使搅拌棒逐渐接近真实孔位、确保完成插孔操作，展示了机器人能实时感知任务状态，识别失败并自主调整策略，最终成功完成任务的调整和容错能力。

演示中，机器人以指尖抓住一根细长的搅拌棒，先以臂手协同的方式大力搅拌杯子里的液体，然后静止手臂，以纯手指运动的方式平滑柔顺地搅拌，其中后者的手内操作结合了深度强化学习和sim2real等技术，使用了指尖传感器实时反馈接触状态，生成三个手指的协同运动，同时对搅拌棒施加合适的力，在保证搅拌棒不掉落的前提下，驱动搅拌棒按期望轨迹搅拌杯子里的液体，充分展现机器人的灵巧操作能力。

官方称，接下来这款灵巧手会学习更多技能，早日成为服务大家生活的机器人。

文章来源： 创新创造创业，东方网，封面新闻，手机中国