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近日，中国科学技术大学的研究团队成功开发出一种轻质仿生灵巧手，具备19个自由度，可以实现与人手相当的功能。这项技术有望帮助全球数百万上肢截肢患者恢复手部功能，并可用于人形机器人的灵巧操作。研究成果已于1月22日在线发布在《Nature Communications》杂志上。

人手拥有23个自由度，重量约为人体总重的1/150，但其运动功能占据了全身运动功能的54%，是体现人类和人形机器人工作能力的关键部分。然而，现有的人形机器人灵巧手和上肢截肢患者的假肢手应用面临着诸多挑战。传统假肢手多采用电机驱动，功率密度较低，难以在自由度与重量之间取得理想的平衡。过重的假肢手会导致患者感到不适，而自由度较低的假肢手只能执行有限的抓握动作，远不及人手的灵活性。这些局限使得近半数的假肢手被患者弃用。

研究团队采用了高功重比的形状记忆合金（SMA）作为人工肌肉驱动，设计了类似肌腱的传动系统来放大SMA的驱动力并减少传动阻力。他们还利用类肌腱分离传动的特点，在手指和手腕内部嵌入了23组传感器单元，实现了关节的精确运动控制。此外，他们集成了含有冷却模块的38组阵列式SMA驱动器，从而实现了假肢手的19个主动自由度运动。这款假肢手仅重0.37千克，却具备与人手相当的操作能力，能够完成如梳头、写字、握手、递名片和下棋等日常精细操作任务，实现了佩戴舒适性、高自由度和精确控制的完美结合。

通过与语音识别技术结合，这款假肢手具备简单、友好且低成本的人机交互能力，支持60种语言和20种方言，识别准确率达到95%，响应时间达到毫秒级，适用于广大截肢患者群体。在临床测试中，一位60岁的女性截肢患者仅用了半天时间就掌握了这款假肢手的使用方法，并成功完成了多项标准假肢手功能评估实验中的代表性任务，包括南安普顿手功能评估程序（SHAP）和沃尔夫运动功能测试（WMFT）。值得一提的是，这款假肢手还能操作剪刀、使用手机以及完成复杂的手语手势，完美复现了传统的33种人手抓握动作，还能够执行6种更高难度的新抓握动作，应用场景十分广泛。该假肢手具有极高的工程应用价值，可为人形机器人灵巧操作及高性能假肢手研究提供有效的解决方案。