現代汽車集團旗下機器人公司波士頓動力（Boston Dynamics）近日在官方部落格公布新一代Atlas機器人手掌，打破了業界複製人類五指的慣例，打造只有4根手指的新架構，並且手掌自由度（可獨立控制的關節動作）從上一代的7個增加到13個，設計目標也從「抓得住各種物體」換成「能在手裡操作物體、並握著工具作業」。
按照官方說法，這款手掌專為高強度物理作業而生，力量足以搬起一台裝滿東西、超過100磅（約45.4公斤）的小冰箱，指尖與掌心另鋪有高密度壓力觸覺感測器，用來捕捉細微的接觸訊號。
人形機器人的小指砍掉比較好用？
在開發人形機器人的過程中，業界長期傾向複製人類五指構造。波士頓動力在文中直言，手掌設計是一場「殘酷的取捨」：靈巧度、力量、耐操程度、成本、可維修性與感測能力彼此互斥，不可能同時最大化。
要不要保留小指，是設計初期團隊內部最大的爭論。波士頓動力技術長Zachary Jackowski因此做了一個實驗，他要團隊成員把小指和無名指用膠帶黏在一起過一整天，隔天回報哪些事做不到。一天後，團隊取得了「不要小指」的共識。
多增加一根小指，意味著必須額外安裝3顆致動器，成本、體積與故障機率都會跟著增加。而4根手指加13個自由度，已經能完成 手內翻轉物體 、 抓握打滑時即時補救 、 一邊握住工具一邊按下扳機 這三件最吃靈巧度的事。波士頓動力因此貫徹「最好的零件就是沒有零件」的設計理念。
波士頓動力對這款手掌的定位，是未來可大規模、低成本量產的可靠硬體。搭載該手掌的新世代Atlas，設計主軸同樣是為量產而簡化。
機器人手掌不只要好用，還要「能被電腦模擬出來」
這副手掌還有另一個重要設計目標：讓AI能先在虛擬環境中練習，再把學會的動作直接搬到真實機器手上。
目前業界訓練機器手，常見方法是讓人戴上感測手套，或使用UMI（Universal Manipulation Interface，通用操作介面裝置）實際示範，蒐集人類如何抓取、移動物體的資料。但波士頓動力認為，這些資料只能記錄人手怎麼動，無法直接告訴機器手該怎麼出力、調整動作。尤其快速、靈活的動作，需要不斷根據物體的位置與受力做出反應，因此團隊希望透過強化學習，讓AI直接在虛擬環境中反覆練習。
但如果虛擬與真實機器手差太多，AI練會的動作到了現實就可能失效。因此團隊從硬體與控制系統著手，降低馬達運轉時的摩擦與頓挫，讓真實機器手盡可能按照模擬結果動作。
目前這套方法已有初步成果。波士頓動力表示，部分動態任務已能完全在模擬環境中完成訓練，再直接搬到實體機器手上執行。
這項能力之所以重要，在於Atlas的目標不是只完成單一工作，而是成為能適應不同任務的通用型機器人。現行工業自動化多半針對特定工作設計機械手臂，連零件擺放位置都受到嚴格控制；但如果人形機器人每換一項工作，都得另外打造專用工具或設備，波士頓動力認為，反而會減損人形機器人的價值。
波士頓動力並引用亞里斯多德的說法，稱人手為「工具的工具」。對團隊來說，終極的通用機器手不一定要長得最像人、擁有最多手指或最複雜的結構，真正重要的是能可靠使用人類既有的各種工具。
這項設計也正走向實際製造場域。波士頓動力近期已在現代汽車集團位於美國喬治亞州的Metaplant America園區啟用機器人應用中心，作為Atlas投入汽車製造任務的訓練場域。
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資料來源：Boston Dynamics、The Robot Report
本文初稿為AI編撰，整理．編輯/陳建鈞
