科学家为仿生义肢打造“AI 副驾驶”,让假手更聪明

人工智能正在重新定义仿生义肢:一只“会帮忙思考”的手

从技术参数上看,现代仿生手部义肢已经相当惊人——关节多、自由度高、动作精细,理论上几乎可以复刻一只自然手的能力。然而现实却并不理想。大量上肢截肢者在尝试过这些高端义肢后,最终选择放弃使用。

美国犹他大学电气与计算机工程师杰克·乔治指出,约有一半的上肢截肢患者最终会彻底弃用仿生手。问题不在于机械性能,而在于“控制”。

为什么越高级的假肢,反而越难用?

人类手部动作之所以看起来毫不费力,是因为大脑和神经系统在幕后完成了大量“自动工作”。当你捏住一个纸杯,杯子即将滑落时,指尖的感受器会在几十毫秒内触发反射性加力——这一过程几乎不需要意识参与。

但多数商用仿生手并不具备这种能力。
每一个动作、每一次抓握力度,都必须由用户主动控制。

这意味着什么?
等于让使用者实时“微观管理”一只拥有二十多个关节、相当于二十块肌肉协同工作的机械系统。再加上人与假肢之间信息传递能力有限,这种控制方式不仅费力,而且极其耗费注意力。

研究人员发现,即便是采用肌电信号控制,用户也需要高度集中精神,持续保持肌肉在几乎完全一致的收缩状态,才能让义肢稳定抓住物体。

一个新思路:让 AI 成为“副驾驶”

乔治和他的团队并没有试图让用户学会更复杂的操作方式,而是换了一个方向:
为什么不让仿生手自己“分担一部分思考”?

他们提出了一种全新的概念——人工智能仿生手副驾驶系统

研究人员为一只市售仿生手加装了覆盖硅胶的压力与接近传感器,使其能够感知物体距离、判断接触力度,并实时调整抓握力。随后,团队开发了一套 AI 控制系统,负责在后台协调各个手指与关节的动作。

通过反复训练,AI 学会了识别不同物体,并自动切换合适的抓握方式。
每一根手指都可以被独立控制,形成更接近自然的“顺应式抓握”。

当物体放在手前,手指会自动贴合,而不是等待用户逐一发出指令。

不接管,而是“默默帮忙”

这套系统并不是“自动驾驶式”的假肢。
使用者依然拥有最终控制权,可以随时加力、放松或松手。

乔治将它形容为一种共享控制
AI 不抢方向盘,也不和使用者对抗,只是在后台不断修正细节,让动作变得更稳定、更自然。

这种设计的核心目标,是降低认知负担,而不是追求完全自动化。

实验结果:成功率与体验双提升

在实验测试中,研究团队让参与者完成一些看似简单、却极易失败的任务,例如:

  • 拿起装水的纸杯
  • 从盘子中夹起鸡蛋并移动

在没有 AI 辅助的情况下,成功率往往只有一成左右;
而开启 AI 副驾驶后,成功率迅速提升至 80%–90%

更重要的是,参与者不再需要全神贯注地“盯着”自己的手,操作过程明显轻松许多。

距离真正“融为一体”,还有多远?

研究人员也坦言,这项技术距离自然肢体仍有差距。目前的测试主要在实验室环境完成,真实家庭场景中的复杂性仍有待验证。

他们认为,真正的突破点可能在于神经接口技术。相比皮肤表面的肌电信号,直接从神经或内部肌肉获取信号,有望显著提升人机沟通的精度。

团队的长期目标,是将 AI 控制、精密机械结构与神经接口整合为一体,并推动其进入更大规模的临床试验。

“每一次小进步,都能让截肢者多完成一件日常小事,”乔治说,“而这些小事,恰恰决定了技术是否真正有用。”

本文译自:arstechnica  .由olaola编辑发布

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