瑞士團隊造出變形金剛手！脫離手臂自主爬行，抓取搬運一氣呵成

機器手手設計的天花板被捅破了！

機器人領域迎來了一次顛覆性創新?？刹鹦?、可爬行、可雙向抓取的機械手，首次真正實現了抓取與自主移動的無縫融合。以后機器人撿東西，再也不用“伸手夠”了，它能自己“爬過去拿”！

01.

傳統機器手，到底被什么限制了？

人類的手被譽為靈巧的巔峰，但它有兩個致命短板：

一是不對稱設計。依賴一個大拇指，另一邊卻無能為力。想單手擰瓶蓋？難。想對稱抓握螺絲刀？更難。

二是固定在手臂末端。夠不到的地方，就是夠不到。東西掉進沙發底、滾到架子后？只能干瞪眼。

絕大多數仿人機械手也繼承了這些限制。它們像高級工具，卻無法自主移動、多對象抓取、快速切換形態。

但就在最近，一項發表在《Nature Communications》的研究，用一只“不像人手的機械手”，打破了所有規則。

02.

它長得不像手，卻比手更能打

這個機械手有三大核心絕活：

• 對稱可逆設計：手指全是“拇指”

它沒有固定的大拇指，每個手指都能雙向彎曲（±90°以上），且結構完全對稱。這意味著：任意兩根手指都能組成“夾持對”，像拇指和食指一樣配合。

手掌正反兩面都能用，無需轉動手腕，就能同時抓握兩側的物體，比如一手拿瓶子，另一面抓薯片盒。

• 可拆卸變身：從“手”秒變“爬行機器人”

它通過一個電機驅動的螺絲機構與機械臂連接，可以隨時擰下來。一旦落地，立刻啟動爬行控制器，用幾個手指當腿，穩穩站起來就走。

• 多任務并行：抓著東西還能爬

它能在爬行過程中，用閑置手指抓取物體，甚至同時攜帶多個物體繼續爬行不耽誤。

03.

它是如何被“煉成”的？

研究團隊深知，要創造一種同時精通抓取與爬行的全新形態，人類工程師的直覺和經驗可能觸及不到最優解。因此，他們構建了一個數字化的演化場，讓算法在虛擬世界中模擬自然選擇，自主進化出最優設計。

第一步，設定目標：既要能穩定抓取1-2個物體，又要能快速爬行，穩定性和效率兼具。

研究建立了一個包含標準手掌模型和可配置手指的數據庫，定義了所有可能的手指-物體接觸基本形態，作為優化搜索的基礎。

第二步，基因算法尋優：采用遺傳算法模擬進化過程，在仿真中測試不同手指數量（3-8根）和布局，評估抓取穩定性與爬行距離。

第三步，發現最優解：仿真結果揭示了一個明確的最佳區間，4-5根手指是效率最高的選擇。手指太多反而容易自己撞自己，影響運動。

最終，系統自動生成的手指布局，既保證了抓取的多樣性，也優化了爬行的步態。

04.

完成33類人類抓取動作，爬行性能提升5-10%。

從算法中勝出的4-5指最優配置被制成實物。實驗證明，該設計不僅能完成所有33類人類抓取動作，其對稱結構還帶來了5-10%的額外爬行性能提升。

√ 抓取能力測試

完成了全部33類人類標準抓取動作，實現了多物體同時抓?。ㄗ疃?個），且能爬行中保持穩定；執行了非仿人抓取，例如用任意兩指做精細捏取，甚至模擬擰螺絲動作。

√ 角色切換演示

從機械臂上自動拆卸，落地即爬；爬行中抓取黃色木塊，放在自己背上，再用一根手指輕壓固定；繼續爬，抓取藍色立方體，疊放在木塊上；最后爬回機械臂，自動對接、重新裝上。全程自主，無需人為干預。

√ 容錯與恢復

得益于對稱設計，即使被翻轉倒置，它也能直接用手撐地站起，快速恢復運行。

自然進化受限于生物構造，無法讓手指可拆卸或完全對稱。但機器人設計可以。與人類手相比，它在多對象抓取效率、無需手腕轉動、自主移動能力等方面明顯占優。在爬行距離上，對稱設計比非對稱設計性能提升5-10%。

05.

未來能用在哪里？

這款機械手從末端工具變為獨立智能體，可自主移動、靈巧操作，并具備緊湊形態，擊中了許多復雜場景的痛點。

災難救援中，它能夠脫離機械臂，進入狹小空間，移動并抓取障礙物，極大提升救援效率與安全性；

倉儲物流場景中，它的價值在于極致的空間利用率，可以在貨架深處取貨，無需大型機械臂介入。

此外，其可拆卸、可反向抓握的對稱設計，不僅可以作為模塊化假肢，更可以作為健康從業者的“第三只手”，干一些復雜的活。

它告訴我們：機器人的手不必像人手，移動也不必靠輪子或足式底盤。

一個可拆卸、可爬行、可雙向抓取的機械手，讓機器人首次在抓取與移動之間實現了形態自由。

也許不久的將來，我們會在工廠、倉庫、災區甚至太空艙里，看到這些小手自己爬來爬去，撿東西、搬零件、執行任務。

到那時，我們可能真的要問：它到底算手，還是算機器人？

論文鏈接：http://www.nature.sh.sjuku.top/articles/s41467-025-67675-8