机器人穿针引线的核心技术(智能抓取大解析)
张延柏
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张延柏近照,AI修饰生成素描画
不久前,我们团队研发的灵巧手完成了一项极具挑战的操作——“穿针引线”。机械指尖稳定地捏住细线,缓缓对准针眼,最终将线顺利穿过。对人类来说,这是一个简单的日常动作,但对机器人而言,完成这样的操作并不容易。
作为一家专注于具身智能灵巧操作解决方案的企业,我们研究灵巧手是在六七年前。那时我们意识到,无论是家务劳动,还是写作办公,人类日常生活中的动作,很大程度上依赖于一双手,几乎所有复杂任务,最终都要落在双手的操作上。因此,我们希望打造一个平台,让机器人也能具备类似人类的操作能力,去完成千变万化的任务。
“穿针引线”正是检验这一能力的典型场景。这个动作整体可分为“捏”和“穿”两个关键过程。“捏”是一个持续动作,要求稳定,既要夹住细线,又不能用力过大;“穿”是一个执行动作,要求精准,要在极小的空间内完成对齐,两者各有各的难度。尤其是线具有柔软、轻盈的特点,在运动过程中极易偏移甚至滑脱,对机器的感知与控制能力提出了极高要求。
要让灵巧手像人类一样动作,教会它如何“轻一点”比如何“用力一点”要难上许多。我们曾开玩笑说,教机器人“轻一点”,就像学开手动挡汽车控制离合,要找到那种“若即若离”的感觉。为此,我们花了几个月时间反复调试,从传感器反馈到控制算法,一点点逼近这种“手感”。
在技术上,我们做了多方面探索。首先通过高自由度的设计,让手指能做各个方向的运动,搓捻式地捏住细线;其次是让手臂到手指都具备亚毫米级高精度操作能力,确保灵巧手能够稳定、精确地操作细线与针;再配合触觉传感器与视觉系统,通过融合算法,对位置、姿态、力度等进行实时调整,完成穿针这一精细操作。
这不仅仅是一个演示。灵巧手作为最关键的末端执行器,决定了机器人能否具有像人类一样的操作能力。在具身智能领域,它可以让机器人具备解决实际问题的能力;在工业场景中,可以用于柔性制造、精密装配,替代重复甚至危险的人工操作;在科研领域,也为力控算法和新型材料的研究提供了重要载体。
也许在不远的将来,机器人不仅能完成“穿针引线”,还能完成更多需要“手感”的工作。对我们来说,这双不断进化的机械手,同样是通向未来的一把钥匙。
(作者为灵心巧手(北京)科技有限公司联合创始人,本报记者李君强采访整理)
《 人民日报 》( 2026年03月31日 18 版)
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