英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)出一種3D打印機械手，可以在鋼琴上彈奏簡單的曲子。只需移動手腕，機器人手就可以在鋼琴上彈奏簡單的樂句?？茖W(xué)家表示，3D打印機器人展示了人類手部的機械結(jié)構(gòu)是多么復(fù)雜，以及復(fù)制它是多么具有挑戰(zhàn)性。

機器人手是由3D打印軟硬材料結(jié)合在一起制成的，可以復(fù)制人手的所有骨骼和韌帶，但不能復(fù)制肌肉或肌腱。研究人員發(fā)現(xiàn)，令人驚訝的是，依靠手的機械設(shè)計，仍然可以實現(xiàn)大范圍的運動。

手不能獨立移動手指，但可以通過移動手腕來演奏簡單的音樂短語來模仿不同風(fēng)格的鋼琴演奏——這就是所謂的“被動”運動。

劍橋大學(xué)工程系的喬西休斯(Josie Hughes)是這篇論文的第一作者，她說:“我們可以利用被動來實現(xiàn)機器人的廣泛運動，比如走路、游泳或飛行?！薄爸悄軝C械設(shè)計使我們能夠以最小的控制成本實現(xiàn)最大的運動范圍：我們想看看僅憑力學(xué)就能實現(xiàn)多大的運動?！?br />

這只3D打印的機械手被“教授”演奏一些帶有短音(斷奏)或流暢音(連奏)的音樂短語，演奏莫扎特(Mozart)、斯卡拉蒂(Scarlatti)和格什溫(Gershwin)等作曲家的作品，以及包括《鈴兒響叮當(dāng)》(Jingle Bells)在內(nèi)的季節(jié)性歌曲。

休斯說：“這只是目前的基本情況，但即使是這種單一的運動，我們?nèi)匀豢梢缘玫较喈?dāng)復(fù)雜和微妙的行為?！?br />
在過去的幾年里，3D打印技術(shù)使得研究人員能夠增加這些被動系統(tǒng)的復(fù)雜性。然而，在機器人中重建人手的所有靈活性和適應(yīng)性仍然是一個巨大的研究挑戰(zhàn)。今天大多數(shù)先進的機器人都不能勝任小孩子能輕松完成的任務(wù)。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的飯?zhí)镂墓炔┦空f：“這個項目的基本動機是了解身體內(nèi)的智能，也就是我們機械身體中的智能?！薄拔覀兊纳眢w由骨骼、韌帶和皮膚等智能機械設(shè)計組成，即使沒有大腦主導(dǎo)的主動控制，這些設(shè)計也能幫助我們做出智能的行為?！蓖ㄟ^使用最先進的3D打印技術(shù)打印出人形的柔軟的手，我們現(xiàn)在能夠在遠(yuǎn)離主動控制的情況下探索物理設(shè)計的重要性，這在人類鋼琴演奏者身上是不可能做到的，因為大腦不能像我們的機器人那樣被‘關(guān)閉’。

“鋼琴演奏是對這些被動系統(tǒng)的理想測試，因為它是一個復(fù)雜而微妙的挑戰(zhàn)，需要大量的行為來實現(xiàn)不同的演奏風(fēng)格，”休斯說。

盡管機械手有局限性，但研究人員表示，他們的方法將推動進一步研究骨骼動力學(xué)的基本原理，以完成復(fù)雜的運動任務(wù)，以及了解被動運動系統(tǒng)的局限性所在。

Iida說：“這種機械設(shè)計方法可以改變我們制造機器人的方式?！薄斑@種制造方法使我們能夠以高度可伸縮的方式設(shè)計機械智能結(jié)構(gòu)?！?br />
休斯說：“我們可以把這項研究擴展到研究如何完成更復(fù)雜的操作任務(wù)：比如開發(fā)能夠執(zhí)行醫(yī)療程序或處理易碎物品的機器人?！薄斑@種方法還減少了控制手所需的機器學(xué)習(xí)量；通過開發(fā)內(nèi)置智能的機械系統(tǒng)，機器人更容易學(xué)會控制。

該項目的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)機器人》雜志上。

英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)出一種3D打印機械手，可以在鋼琴上彈奏簡單的曲子。只需移動手腕，機器人手就可以在鋼琴上彈奏簡單的樂句?？茖W(xué)家表示，3D打印機器人展示了人類手部的機械結(jié)構(gòu)是多么復(fù)雜，以及復(fù)制它是多么具有挑戰(zhàn)性。

機器人手是由3D打印軟硬材料結(jié)合在一起制成的，可以復(fù)制人手的所有骨骼和韌帶，但不能復(fù)制肌肉或肌腱。研究人員發(fā)現(xiàn)，令人驚訝的是，依靠手的機械設(shè)計，仍然可以實現(xiàn)大范圍的運動。

手不能獨立移動手指，但可以通過移動手腕來演奏簡單的音樂短語來模仿不同風(fēng)格的鋼琴演奏——這就是所謂的“被動”運動。

劍橋大學(xué)工程系的喬西休斯(Josie Hughes)是這篇論文的第一作者，她說:“我們可以利用被動來實現(xiàn)機器人的廣泛運動，比如走路、游泳或飛行?！薄爸悄軝C械設(shè)計使我們能夠以最小的控制成本實現(xiàn)最大的運動范圍：我們想看看僅憑力學(xué)就能實現(xiàn)多大的運動?！?br />

這只3D打印的機械手被“教授”演奏一些帶有短音(斷奏)或流暢音(連奏)的音樂短語，演奏莫扎特(Mozart)、斯卡拉蒂(Scarlatti)和格什溫(Gershwin)等作曲家的作品，以及包括《鈴兒響叮當(dāng)》(Jingle Bells)在內(nèi)的季節(jié)性歌曲。

休斯說：“這只是目前的基本情況，但即使是這種單一的運動，我們?nèi)匀豢梢缘玫较喈?dāng)復(fù)雜和微妙的行為?！?br />
在過去的幾年里，3D打印技術(shù)使得研究人員能夠增加這些被動系統(tǒng)的復(fù)雜性。然而，在機器人中重建人手的所有靈活性和適應(yīng)性仍然是一個巨大的研究挑戰(zhàn)。今天大多數(shù)先進的機器人都不能勝任小孩子能輕松完成的任務(wù)。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的飯?zhí)镂墓炔┦空f：“這個項目的基本動機是了解身體內(nèi)的智能，也就是我們機械身體中的智能?！薄拔覀兊纳眢w由骨骼、韌帶和皮膚等智能機械設(shè)計組成，即使沒有大腦主導(dǎo)的主動控制，這些設(shè)計也能幫助我們做出智能的行為?！蓖ㄟ^使用最先進的3D打印技術(shù)打印出人形的柔軟的手，我們現(xiàn)在能夠在遠(yuǎn)離主動控制的情況下探索物理設(shè)計的重要性，這在人類鋼琴演奏者身上是不可能做到的，因為大腦不能像我們的機器人那樣被‘關(guān)閉’。

“鋼琴演奏是對這些被動系統(tǒng)的理想測試，因為它是一個復(fù)雜而微妙的挑戰(zhàn)，需要大量的行為來實現(xiàn)不同的演奏風(fēng)格，”休斯說。

盡管機械手有局限性，但研究人員表示，他們的方法將推動進一步研究骨骼動力學(xué)的基本原理，以完成復(fù)雜的運動任務(wù)，以及了解被動運動系統(tǒng)的局限性所在。

Iida說：“這種機械設(shè)計方法可以改變我們制造機器人的方式?！薄斑@種制造方法使我們能夠以高度可伸縮的方式設(shè)計機械智能結(jié)構(gòu)?！?br />
休斯說：“我們可以把這項研究擴展到研究如何完成更復(fù)雜的操作任務(wù)：比如開發(fā)能夠執(zhí)行醫(yī)療程序或處理易碎物品的機器人?！薄斑@種方法還減少了控制手所需的機器學(xué)習(xí)量；通過開發(fā)內(nèi)置智能的機械系統(tǒng)，機器人更容易學(xué)會控制。

該項目的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)機器人》雜志上。