当机器人不需要在“能走”和“能干细活”之间二选一:Handroid让同一套硬件既会行走,又会拧瓶盖

hjm2026-08-071892人形机器人

想象一下:一台机器人需要进入一个房间,走到桌前,然后抓起一个杯子倒水。以现有技术,这通常需要两台机器——或者至少是一台移动底座加一只机械臂再加一只灵巧手。但如果同一副身体,既能行走,又能变成一只五指灵巧手呢?

 

 

Handroid正在把这种“二选一”变成过去式。这台由北卡罗来纳大学教堂山分校和斯坦福大学联合研发的桌面级机器人,高0.33米、重2.05千克,拥有27个自由度。它最特别的地方,是在两种形态之间自由切换:需要行走和全身交互时,它是一台小型人形机器人;需要完成精细操作时,它又能重构为一只多指灵巧手。

 

从“加一只手”到“重组一副身体”

 

过去,精细操作系统的标准路线是:灵巧手固定在机械臂末端,手负责抓取,机械臂负责把手指到指定位置。这套方案的问题在于,一旦目标超出机械臂的有限工作范围,就需要额外加移动平台——系统越来越复杂,控制也越来越困难。

 

Handroid的思路完全不同。团队发现,人类身体和手的拓扑结构天然相似——都能看作一个中心区域向外延伸出五条多关节分支。拇指对应头部,食指和小指对应双臂,中指和无名指对应双腿,手掌对应躯干。基于这一发现,Handroid把同一套27自由度的机电系统复用于两种形态,通过两套滑轨与齿轮齿条传动机构完成形态切换,不需要拆卸或更换任何硬件。

 

从指尖到脚底:同一套硬件,两套本领

 

在灵巧手形态下,20个关节自由度组成接近人手的五指结构,支持抓取、多指协同和手内操作。切换到人形形态后,原本的五根手指分别成为头部、双臂和双腿,25个关节自由度共同构成人形身体——双腿拥有12个自由度,可以支持行走、转向、侧移、下蹲和姿态转换。

 

为了验证这套设计不只是“能变形”,团队跑完了从仿真到真机的完整实验。在灵巧手形态下,团队基于Apple Vision Pro搭建了臂手协同遥操作系统,采集示教数据训练扩散策略,在10类物体上取得平均72%的真实抓取成功率。在人形形态下,强化学习策略支持机器人完成前后移动、转向、侧移、下蹲、俯卧撑等动作。

 

当一台机器人能把“走路”和“拧瓶盖”串成同一个任务

 

最直观体现Handroid设计理念的,是一项跨越两种形态的长时程任务:它以灵巧手形态连接在机械臂末端,切换为人形形态后与机械臂分离,沿路线移动并将箱子推入机械臂工作范围,再次切换为灵巧手形态,重新与机械臂连接,抓起瓶子放入箱中。

 

从研发角度看,Handroid的价值在于把“形态复用”从概念变成了一个可运行的硬件平台。它对机器人学习研究者提供了一个跨形态的研究载体,对机器人设计研究者则提出了一个新的问题:未来机器人硬件是否可以从单一功能最优,走向多形态、多任务和可复用平台的统一设计?当同一个关节可以在不同任务中被重新分配新的角色,机器人能力的边界,或许不再取决于“加了多少新部件”,而取决于“怎么重组已有的身体”。