世界上13款机器手大揭秘:灵巧敏捷似人手(组图)

1万 · 2011-6-5 12:11

据美国《连线》杂志报道，北京残奥会让越来越多的人开始关注残疾人事业，科学家也不例外，很多科技新产品不仅出现在了赛场上，也走进了残疾人的日常生活。以机器手为例，科学家已经研制出多种机器手，它们越来越逼真，残疾使用起来也越来越得心应手。

1杂役手

杂役手

杂役手被认为是世界上最早用于工作的机器手，于1960年由通用电气公司的拉尔夫·莫什尔设计制造，造型为两只手指的爪状物，为以后的各类机器手打下了基础。

现在看来，当时的设计非常粗糙初级，不过每个手指上五段轴点的设计方式还是很具革新性，因为它意图复制人手关节的功能，人的手掌是由各关节将骨骼和肌肉等联结而成的，分为四段，每个关节具有一定的自由度，自由滑动或旋转，非常灵活并能完成复杂动作。而杂役手的手指设计分为三段，并设计了附加的机械前臂来完成大部分的手腕动作，同时通过一个机械“键”来推拉手指。要象操纵木偶一样需要一名技工将手臂放到杂役手的臂套里进行操作。

这种机器手的功能十分有限：可完成捏和握的动作，但对所握之物并无感觉，只是不加区别的抓握而已。

1万 · 2011-6-5 12:12

2 “288滑轮组”

288滑轮组

为研究机器人肌肉的反应时间，美国犹他州和麻省理工学院合作，于上世纪八十年代初研制了这种机器手。

这是一个以键控制为机理的前臂装置，通过复杂的电缆设备将电子信号传输到关节处，其中每个键控制相应的一个关节，这与早期机器手模型的双动力结构完全相反。由于气泵使关节感应器可控制手指动作的角度、甚至手腕的拉力，因而键控制系统非常精确。

另外，键控制动力强劲，可使手指移动得比以前要快得多。7磅重的外置发动机位于指尖部位，动力为有史以来最强的；但是发动机牺牲了对整个区域的控制感，如果想有规律地移动它，使用者必须制订复杂的计划来操作这288个滑轮组。

1万 · 2011-6-5 12:12

3 美国宇航局欧姆尼手

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美国宇航局欧姆尼手

欧姆尼手由马克·罗希姆在上世纪九十年代初设计，灵巧敏捷，由位于手掌内的一个电子变速箱控制，也是美国宇航局(NASA)在九十年代制造出的最逼真、最可靠的机器手，演示时，NASA科研人员甚至在它上面罩了个手套。

与人手相似的是，由于采用了先进的球状关节设计，它能连续伸缩手指，同样将此设计应用于手腕部位，可以向下倾斜110度或向侧倾斜70度。另外，每个关节都设计有内置式阻点，限制其向后运动或伸展过度，就象真正的人类手指一样。

在感应器安置上采用了手掌传动箱之后，腱控制变得可有可无，罗希姆进而采用了更有劲的铰链材质，如更有力的双向支撑性发动轴，在手指旁边放置易弯曲的传感器电线。最终，各个手指都具有大致相同的功能，便于随时更换其中的任何一个。

1万 · 2011-6-5 12:13

4 苏黎士/东京机器手

苏黎士/东京机器手

到2007年，科学界已经将机器手发展到非常高的水平，甚至可以将一只机器手安装到人的小臂上。最新研究开始向两个方向发展：或发展机器手的灵活性，或致力于在真正的血肉和机器间建立联系的桥梁。

苏黎士/东京机器手的发明者是东京大学的Hiroshi Yokoi，其小臂很像犹他机器手。虽然此时已不再通过键控制使机器手动起来，但键内部的电流可以。

苏黎士/东京机器手具有13度的自由，每个手指上都缠有高敏感度的传感器，可发出特定的关节指令。例如，为同时将一根手指弯成75度并向另外一根手指施加某特定压力。当机器手最终接上某装置后，肌电图信号显示，将机器手“非侵袭性接口”给一位男性患者。为模仿真手的触觉反应，科学家通过电线向被测机器手的传感器和动力系统发射电流刺激。

1万 · 2011-6-5 12:14

5 两个相对的大拇指

两个相对的大拇指

制造于2007年的BH8巴莱特手，是一种由程序控制的三指抓握器，具有非凡的灵活性，其中两根多关节手指可在手掌周围呈180度翻转，并轻易改变位置，变成一只手上两个相对的大拇指。

机器手携有自己的处理器，并通过一台电脑的单行端口来控制它。同时它配置齐全，相当持久耐用，这意味着科学家不用再担心动力和手指的握力了。同时问世的还有可影响抓握力度的机械设备。

斯坦福大学自动化专家目前正将BH8机器手应用于其Stair2·0自动化机器人工程，通过语音辨别技术用来取各类物品，有酒杯、有牙刷等等。

1万 · 2011-6-5 12:14

6“i机器手”

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i机器手

这个以字母为代号的机器手造价6.5万美元，其发动机超小，通过双向输入肌电信号带动五位相关数字。专家们将电极植入该机器手的“皮肤”表面，并连接到病人残余部分的肌肉所产生的电子信号。

有了i机器手，截肢者可借此完成许多以前无法想象的抓握动作，如要使用拇指和食指的动作等。不过它的用处和好处并不仅限于这些，它的手指们可以轻易地互相替换，让机器手的应用变得更加容易，造价相对低廉。

1万 · 2011-6-5 12:15

7 Robo Habilis机器手

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Robo Habilis机器手

由欧盟出资的SENSOPAC集团于2005年开发了这款机器手，它的软件程序设计是模仿人的小脑活动，取得了不小的突破。这个先进的软件程序可以协调人手抓握物品的传感和移动，使人类向更智能、更自我意识的机器手更进了一步。SENSOPAC也发明了由一种又薄又灵活的碳基原料组成的敏感皮肤，其耐抗力随着压力的改变而改变，从而使数百个微型传感器成为了机器手的主要信息导电管，仅仅一抓一握就可接收到远比以前更多的详细信息。

另外，附加手臂上装有58个发动机(正负极成对)，可生成很大的动力。手指上装的38个微型发动机，能完成许多精细动作，甚至拿起枚**蛋且毫发无伤。

1万 · 2011-6-5 12:16

8 迪恩·卡门的机器手臂

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迪恩·卡门的机器手臂

卡门的发明总是远超时代，这个机器手用起来就象十分服帖，关节灵活，截肢者的福音。根据操作手册，使用该机器手臂可象真手一样享有14度自由，同时也同样敏感，能轻巧地捡起一张纸、端起一杯酒甚至在马提尼酒里轻轻地放上一枚橄榄。

1万 · 2011-6-5 12:16

9 ACT机器手

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ACT机器手

ACT机器手与人手的骨骼、肌肉和神经构造各个方面都非常精确地相似。位于华盛顿大学的神经学实验室主任Yoky Matsuoka设计了ACT机器手，其传感器模仿大脑神经指令的反应。为了达到这一目的，她先制作了人类手臂解剖的神经肌骨骼图，包括肌腱插入点、特别的骨骼形状、体重，还有超小发动机复制肌肉收缩行为。最终研制成功了外观和行动都最象真手臂的机器手。

与杂役手和犹他/麻省理工学院机器手一样，ACT机器手的原理也是电缆腱，只不过这些腱的排列和安装方式更象人体本身，也能全范围活动。其手掌的构造也很复杂，基本能完成手掌的各方面精细动作。

1万 · 2011-6-5 12:17

10 谢菲尔德机器手

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谢菲尔德机器手

制造于2002年，主要研修课题是开发“人工肌肉”和复杂关节。手指呈旋转状拉伸，机器手包括触觉感应器和硬塑肌肉，均为模仿真人手臂设计。在测试过程中，科学家在真人和三种不同版本的机器手臂间举行了一场扳手腕比赛。

同时，NASA喷气推进实验室还曾用谢菲尔德机器手作为“发现号”航天计划50英尺机器手臂的早期雏形。

1万 · 2011-6-5 12:17

11 因特尔鲨形机器手

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2011-6-5 12:17 上传

因特尔鲨形机器手

是的，该种机器手确实是因为外形如此而得名的，实际上这是一项非常复杂的因特尔公司计划：通过电子测定来传感物体的形状，利用鲨鱼和其它海洋动物来发现物体并通过微弱的电磁场进行捕猎。由于类声纳技术的应用，而称作“鲨之手”或“第六感”。手指发射“电子脉冲”来发现目标并向机器手指示要抓握目标物的形状。

该机器手只是因特尔公司“触摸之前”技术大型项目的一部分，机器人将被装上内部传感器，它的有效范围比触觉更广，但比视觉要短。目前亚历克西斯·马德里格尔和因特尔其他科研人员一起正在研制“鲨鱼之手”。

1万 · 2011-6-5 12:18

12 阴影机器手

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2011-6-5 12:18 上传

阴影机器手

阴影机器手已将手掌和全部手指制作了综合传感器，数种不同的微机系统都可控制它，这也是数家大学机器人项目和私营合国商正在使用的原因。甚至也可以上网使用，即使请病假，也可以疯狂举手什么地给叔叔逗逗乐。

它的与众不同在于比月球漫步时代的迈克尔·杰克逊更多行动。由于拥有40种“空中肌肉”一体化银行，能够进行24种不同的大角度移动。指尖的感觉非常敏锐，地上掉一枚硬币也能发现；不仅如此，肌肉外观柔软，也可以对付柔软脆弱的目标物。

1万 · 2011-6-5 12:18

13 达芬奇外科手臂

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2011-6-5 12:18 上传

达芬奇外科手臂

尽管已历经50年研发历史，这些机器手还在研制之中。就象笔记本电脑和MP3播放器一样，专家们试图将机器手变得更小功能更强。

外科医生所使用的EndoWrist工具直径5至8毫米，可根据具体情况选择使用直径多大的工具，由于有七度自由和关节弯曲90度，它们是医学史上最精确的机器附件，被广泛应用于外科领域，可提高外科医生的灵敏度，使他们可以凭极小的切口实施极为精细的外科手术。医生们通过指尖在病人身边几英尺之外观察显微镜，操作机器手。令人难以置信的是，Endowrist同样强劲有力，可操作各类型的镊子、针、手术刀和其它器械，帮助医生安全仔细地完成手术。(来源：新浪科技/孝文)