斯坦福3年沒(méi)成？麻省理工破局，機(jī)器人裝“大腦”，縫心臟不傷人

哈嘍，大家好，我是小睿，你肯定見(jiàn)過(guò)工廠里的機(jī)械臂，夾重物穩(wěn)得很，可讓它拿串葡萄就慌了神，要么捏碎，要么掉地上，

醫(yī)院里的手術(shù)機(jī)器人更謹(jǐn)慎，離人體組織還有幾毫米就不敢動(dòng)，生怕碰壞血管。

這不是機(jī)器人笨，是老難題沒(méi)解決，剛性機(jī)器人精確但破壞力強(qiáng)，只能“躲著走”，軟體機(jī)器人軟乎乎安全，可渾身能彎能扭，根本沒(méi)法精確控制。

直到麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)拿出新招，給軟體機(jī)器人裝了套“安全大腦”，這下連人體組織都敢放心碰了。

之前的軟體機(jī)器人，全靠材料“被動(dòng)保命”，比如用硅膠做的機(jī)械臂，就算撞上人也疼不到哪去，但干活全憑“手感”，2022年有家公司做過(guò)測(cè)試，讓軟體機(jī)械臂給雞蛋包膜，結(jié)果30個(gè)雞蛋碎了18個(gè)，要么力氣小了包不上，要么一使勁就捏破。

剛性機(jī)器人剛好反過(guò)來(lái)，汽車廠的焊接機(jī)械臂定位精度能到0.1毫米，可要是旁邊有人靠近，立馬停機(jī)。去年?yáng)|莞有家電子廠，工人不小心碰到機(jī)械臂，雖然機(jī)器及時(shí)停了，但還是被撞得骨折，這就是“絕對(duì)避免接觸”的弊端。

麻省理工計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)，2024年底在《IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化快報(bào)》上發(fā)了研究，直接破了這個(gè)死結(jié)。

他們給軟體機(jī)器人加了套“接觸感知安全”系統(tǒng)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是讓機(jī)器人知道“多大勁算安全”，既能抓穩(wěn)東西，又不會(huì)弄傷對(duì)象。

之前業(yè)內(nèi)最牛的斯坦福團(tuán)隊(duì)，花了3年做類似研究，最后機(jī)器人還是只能抓泡沫塊，碰到葡萄這種帶點(diǎn)韌性的就歇菜。

麻省理工的機(jī)器人卻能直接給西蘭花包保鮮膜，還能捏著葡萄藤把葡萄剪下來(lái)，全程沒(méi)掉一顆。

這套系統(tǒng)的核心，說(shuō)通俗點(diǎn)就是給機(jī)器人配了個(gè)“智能教練”，里面有兩個(gè)關(guān)鍵部分，一個(gè)管“往哪走”，一個(gè)管“別撞著”。

管“往哪走”的叫高階控制李雅普諾夫函數(shù)，你就當(dāng)它是“油門(mén)和方向盤(pán)”。它不只是讓機(jī)器人直奔目標(biāo)，還會(huì)算最省勁的路。

比如讓機(jī)器人拿桌子上的杯子，它不會(huì)直挺挺地去抓，而是會(huì)繞開(kāi)旁邊的盤(pán)子，手腕還會(huì)調(diào)整角度，剛好扣住杯柄。

管“別撞著”的叫高階控制障礙函數(shù)，相當(dāng)于“預(yù)判剎車”。普通機(jī)器人要碰到東西才會(huì)停，這套系統(tǒng)能提前算。

測(cè)試時(shí)研究員故意在機(jī)器人抓葡萄的路上放了根棉簽，機(jī)器人離棉簽還有2厘米就開(kāi)始減速，手腕輕輕繞過(guò)去，全程沒(méi)碰倒棉簽，也沒(méi)讓葡萄掉下來(lái)。

光有理論不行，還得讓機(jī)器人“實(shí)時(shí)感知自己”。團(tuán)隊(duì)給機(jī)器人加了“數(shù)字孿生”技術(shù)，就是在電腦里建了個(gè)一模一樣的虛擬機(jī)器人。

現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人動(dòng)一下，虛擬的就同步模擬形變和受力。有次測(cè)試機(jī)器人抓西紅柿，虛擬模型發(fā)現(xiàn)力度快超了，現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人立馬減力，剛好把西紅柿抓穩(wěn)。

更牛的是那個(gè)可微保守分離軸算法，之前的機(jī)器人碰到不規(guī)則物體，比如帶葉子的蔬菜，根本算不清距離，要么離太遠(yuǎn)抓不到，要么靠太近弄爛。

這套算法能把蔬菜近似成凸多邊形，毫秒級(jí)算出安全距離，還會(huì)故意把風(fēng)險(xiǎn)估高一點(diǎn)，寧可不靠近也不碰壞。

實(shí)驗(yàn)室里的演示已經(jīng)夠驚艷了，實(shí)際應(yīng)用更讓人期待，團(tuán)隊(duì)和波士頓兒童醫(yī)院合作做了手術(shù)模擬，讓機(jī)器人給仿真心臟縫合。

之前的手術(shù)機(jī)器人得醫(yī)生全程操控，稍微一哆嗦就可能縫錯(cuò)血管。這次測(cè)試中，機(jī)器人自己避開(kāi)了仿真血管，縫合精度達(dá)到0.2毫米，比資深醫(yī)生手縫還穩(wěn)。

團(tuán)隊(duì)找了位78歲的老人做實(shí)驗(yàn)，讓機(jī)器人幫老人穿襪子，老人腿腳不方便，腿抬不高，機(jī)器人的機(jī)械臂能像人一樣彎腰，輕輕把襪子套上去，碰到老人皮膚時(shí)力度自動(dòng)降到0.5牛頓，比人用手指碰一下還輕。

工業(yè)領(lǐng)域也有突破。深圳有家手機(jī)工廠已經(jīng)拿去測(cè)試，讓機(jī)器人給手機(jī)屏幕貼保護(hù)膜，之前人工貼容易有氣泡，剛性機(jī)器人又怕壓碎屏幕，合格率只有85%。

用這套系統(tǒng)后，機(jī)器人能實(shí)時(shí)調(diào)整壓力，合格率直接漲到99.2%，一天能貼3000臺(tái)手機(jī)。

現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)正在升級(jí)系統(tǒng)，準(zhǔn)備用到三維軟體機(jī)器人上，比如做個(gè)像章魚(yú)觸手一樣的機(jī)器人，以后在管道里檢修、在災(zāi)區(qū)搜救都能用，既能鉆狹小空間，又不會(huì)碰傷被困者。

麻省理工的突破不是讓機(jī)器人更靈活，而是讓它“懂分寸”，

以前機(jī)器人要么不敢碰，要么亂使勁，現(xiàn)在終于能像人一樣“輕拿輕放”，隨著技術(shù)落地，以后醫(yī)院、家庭、工廠里，都會(huì)出現(xiàn)敢和人近距離配合的軟體機(jī)器人，人機(jī)共存真的不遠(yuǎn)了。