超音波成像技術讓機器手臂成為靈巧的動作模仿者

人類的雙手是身體最靈活的部位，透過協調 34 條肌肉、27 個關節以及超過 100 條肌腱與韌帶，得以完成無數細膩的動作與手勢。然而，長期以來機器人在模仿這種靈巧度方面表現不佳，部分原因在於研究人員難以精確捕捉皮膚之下的實際狀況，從而加以複製。如今，麻省理工學院（MIT）的研究團隊正在開創一種極具潛力的全新方法。

超音波腕帶：看穿皮膚之下的「提線木偶」

MIT 機械工程教授趙選賀（Xuanhe Zhao）與麻省理工學院及南加州大學的同仁，共同設計了一款配備超音波「貼片」的腕帶。這款貼片是醫療院所常見超音波換能器的微型化版本，搭配可安全黏附於皮膚的水凝膠材料。當配戴者移動手部時，裝置會即時產生手腕肌肉、肌腱與韌帶的超音波影像，再由一套經人工精細標注的超音波影像訓練而成的人工智慧演算法，將影像持續轉譯為五根手指與手掌的對應位置。

論文共同第一作者、MIT 前博士後研究員盧耕熙（Gengxi Lu）以生動的比喻說明這項概念：「你手腕裡的肌腱和肌肉就像拉動提線木偶的絲線，而你的手指就是那些木偶。每次拍下這些絲線的狀態，你就能知道手部的狀態。」

無線操控機器手臂，演奏鋼琴、投籃樣樣行

在實際演示中，研究團隊展示了配戴腕帶的使用者如何無線操控機器手臂——使用者做出手勢或指向動作，機器手也會同步跟隨。在這種類似無線提線木偶的互動模式下，配戴者能操控機器手在鋼琴上彈奏簡單旋律，甚至將迷你籃球投入桌上的小型籃框。此外，同一款腕帶也能用於操控電腦螢幕上的物件，例如以手指捏合的動作來放大或縮小虛擬物體。

未來願景：人形機器人訓練與虛擬實境應用

研究人員計劃進一步縮小腕帶的硬體尺寸——目前其體積與手機相當——並希望納入更多手部尺寸、手指形狀各異的志願者動作資料來強化 AI 模型的訓練。

研究團隊構想建立一套龐大的手部動作資料集，未來可用於訓練人形機器人執行外科手術等精密任務，也可讓使用者在設計應用程式、電子遊戲或其他虛擬環境中自然地抓取、操控物件並與之互動。

趙選賀教授表示：「我們相信，透過手腕可穿戴式成像來追蹤靈巧手部動作，是目前最先進的方式。我們認為這些可穿戴超音波腕帶，能為虛擬實境和機器手臂提供直覺且多功能的控制方式。」

研究團隊的最終目標，是打造出任何人都能使用的可穿戴手部追蹤器，讓使用者能以高靈巧度即時無線操控人形機器人或虛擬物體。

原文來源： 查看原文