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麻省理工学院缠绵机科学与东说念主工智能实验室（CSAIL）的方昊书（Hao-Shu Fang）陶冶，合股加州大学伯克利分校的商量团队，在2024年9月发表了一项恣虐性商量。这项发表在arXiv预印本平台的商量（论文编号：2509.04441v2），向咱们展示了一个翻新性的机器东说念主锤真金不怕火系统——DEXOP。感好奇的读者不错通过该编号或看望状貌网站dex-op.github.io查询完整论文。

当咱们看到钢琴众人鸿篇巨制般弹奏肖邦夜曲，或者外科医师精确地进行微创手术时，不禁会思：若是机器东说念主也能领有这么的贤慧双手该有多好？这个看似驴年马月的梦思，如今正在MIT的实验室里一步步变为现实。

传统的机器东说念主就像戴着厚厚手套的工东说念主，固然力气很大，但要让它们作念良好活就显得笨手笨脚。比如让机器东说念主拧开一个小小的药瓶盖，或者从桌上准确提起一枚硬币，这些对东说念主类来说成竹于胸的动作，对机器东说念主却是重大的挑战。问题的错误在于，机器东说念主缺少东说念主类手指那种精妙的触觉反馈和生动性。

商量团队发现，要让机器东说念主变得贤慧，最大的进军不是硬件时间，而是何如相聚高质料的锤真金不怕火数据。就像教孩子学习写字需要大皆锻真金不怕火一样，机器东说念主也需要不雅看和师法大皆的东说念主类操作才能学会复杂的手部动作。但现存的数据相聚步履皆存在各式问题。

面前主流的步履有三种。第一种是在编造环境中锤真金不怕火机器东说念主，这就像让司机只在游戏中练车一样，固然老本便宜，但现实寰球的复杂性远超思象，机器东说念主时常无法将编造寰球学到的手段奏凯迁徙到真实环境中。第二种是分析东说念主类操作的视频，这种步履大约赢得丰富的动作数据，但却无法捕捉到错误的力度和触觉信息。就像只是通过不雅看视频学习推拿手法，你能看到动作，却感受不到力度的有板有眼。第三种是而已操控机器东说念主，让东说念主类及时戒指机器东说念主的动作，但这种步履缺少触觉反馈，操作家就像隔着厚厚的玻璃墙责任，无法感受到操作对象的质感和阻力。

方昊书陶冶的团队忽视了一个全新的惩处决策——"近操作"（perioperation）。若是说传统的而已操控是"隔山打牛"，那么近操作等于"将心比心"。他们想象的DEXOP系统，就像是一副神奇的机械手套，让使用者大约径直用我方的手去操控一只被迫的机器东说念主手，同期感受到真实的触觉反馈。

这个系统的想象理念相配精巧。商量东说念主员将一只装满各式传感器的机器东说念主手通过精密的机械连杆系统相接到东说念主类带领的外骨骼手套上。当东说念主类搬脱手指时，机械连杆会同步驱动机器东说念主手作念出相通的动作。更紧要的是，当机器东说念主手构兵到物体时，所产生的阻力和触觉信息贯通过不异的机械连杆传递回东说念主类的手指，让操作家大约透露地感受到物体的硬度、分量和名义纹理。

这种想象有三个错误上风。起始是让数据相聚变得愈加当然。传统的而已操控就像戴着厚手套干活，操作家无法感受到力度，时常会出现抓捏过紧导致物体损坏，或者力度不够导致物体滑落的情况。而DEXOP系统让操作家大约感受到真实的触觉反馈，就像径直用手操作一样当然。这不仅提高了操作的精确度，也大大加速了数据相聚的速率。

其次是最大化数据的可迁徙性。DEXOP系统将东说念主手和机器东说念主手分离想象，允许商量东说念主员精确调校两者的开通学结构，确保相聚到的数据大约无缺地迁徙到真实的机器东说念主上。这就像为机器东说念主量身定制一套无缺的"学习课本"，确保它们大约准确地重现东说念主类的操作技巧。

第三是延长任务的各样性。DEXOP系统通过各式精巧的机械想象，极地面延长了不错完成的任务类型。比如，它配备了"指甲"结构，让机器东说念主大约抓取那些贴在桌面上的薄片物体，就像东说念主类用指甲抠起一张贴纸一样。它还想象了手指分叉要道，让机器东说念主大约调度手指间的距离，相宜不同大小的物体。柔滑的手掌垫则让机器东说念主大约进行全手掌操作，比如一只手捏住瓶子，另一只手拧开瓶盖。

商量团队竖立了三个不同版块的DEXOP系统。最高档的DEXOP-12版智商有4根手指和12个摆脱度，大约完成最复杂的操作任务。DEXOP-9版块有3根手指和9个摆脱度，在保持生动性的同期简化了系统复杂度。而DEXOP-7版块则故意为与现存的EyeSight机器东说念主手配套想象，确保数据的无缺迁徙。

在施行测试中，DEXOP系统展现出了惊东说念主的性能。商量东说念主员想象了四个具有挑战性的测试任务来比较DEXOP与传统而已操控的成果。这些任务包括使用电钻拧螺丝、安装灯泡、包装盒子和开启瓶盖，每一个皆需要精确的手部协斡旋触觉反馈。

在电钻拧螺丝的任务中，传统而已操控的表现不错说是目不忍视。四名测试者在使用而已操控时，居然一次皆莫得奏凯完成任务。主要问题在于他们无法准确判断是否按下了电钻的触发器，也难以将钻头精确瞄准小小的螺丝头。而使用DEXOP系统时，测试者平均每分钟大约完成6次任务，接近东说念主类径直操作时每分钟11次的水平。

在灯泡安装任务中，差距不异彰着。使用而已操控时，测试者平均需要86秒才能完成一次安装，而况20次尝试中独一15次奏凯。使用DEXOP系统时，平均完成时刻缩小到只是11秒，效能提高了近8倍。这种重大的效能提高主要归功于DEXOP提供的真实触觉反馈，让操作家大约准确感受到灯泡与灯座的构兵情况。

包装盒子的任务更是突显了触觉反馈的紧要性。在莫得触觉反馈的情况下，操作家时常会在折叠纸盒角落时使劲过猛，导致所有这个词盒子被推走，或者在插入固定移时无法准确感受插入深度。使用而已操控时，20次尝试中独一3次奏凯，平均耗时80秒。而DEXOP系统让奏凯率大幅提高，平均每分钟能完成5次包装，比而已操控快了7倍。

即使是相对浅陋的开瓶盖任务，DEXOP也展现出了彰着上风。固然则已操控也能完成这个任务，但DEXOP的效能仍然跨越2.4倍，平均每分钟能完成12次开瓶操作。

为了考据DEXOP相聚的数据如实大约奏凯锤真金不怕火机器东说念主，商量团队想象了一个复杂的双手相助任务——灯具拼装。这个任务需要机器东说念主用一只手抓取灯座，另一只手提起灯泡，然后将灯泡精确插入并拧紧，临了安装灯罩。所有这个词流程波及六个一语气的门径，每一步皆需要精确的手部戒指和力度感知。

商量东说念主员用DEXOP系统相聚了160个示范动作，同期用传统而已操控相聚了40个示范动作，然后锤真金不怕火了一个神经相聚来戒指真实的机器东说念主。收尾清醒，搀和了DEXOP数据的机器东说念主在各个门径上皆表现出色，轮廓奏凯率达到了51.3%。比拟之下，仅使用200个而已操控示范锤真金不怕火的机器东说念主奏凯率独一42.5%，尽管数据总量更多。

更好奇的是，商量东说念主员发现DEXOP数据不仅质料更高，相聚效能也更快。在错误的灯泡拧紧门径中，使用而已操控的操作家平均需要38秒，因为他们无法感受到拧紧的进度，时常过度旋转。而使用DEXOP系统的操作家只需要6秒就能完成不异的操作，因为他们大约通过触觉反馈准确判断何时住手旋转。

DEXOP系统的中枢时间在于其精妙的机械连杆想象。关于食指、中指和无名指，系统使用了双重四连杆机构来已矣精确的动作传递。第一个四连杆肃肃戒指近端指节的迂回，第二个四连杆戒指远端指节的动作。这种想象确保了东说念主手和机器东说念主手之间开通的精确同步。

拇指的戒指愈加复杂，因为它需要同期已矣迂回和分叉两个维度的开通。商量东说念主员想象了一个空间四连杆机构，通过精巧的几何想象让单一的连杆系统大约戒指拇指的三个摆脱度。这种想象的挑战在于，东说念主类拇指的两个旋转轴距离很近，若是径直复制这种结构，外骨骼会与用户的拇指发生碰撞。因此，商量东说念主员将外骨骼的分叉轴向下转移到聚拢手腕的位置，并让拇指外骨骼绕过用户的拇指，幸免了碰撞问题。

为了确保DEXOP相聚的数据大约无缝迁徙到真实机器东说念主上，商量团队弃取了协同想象的步履。他们不仅想象了DEXOP的被迫机器东说念主手，还相应地修改了真实的EyeSight机器东说念主手，确保两者具有完全相通的开通学结构和传感器树立。这种作念法的公正是摈斥了数据迁徙流程中的任何不匹配，让机器东说念主大约无缺重现东说念主类的操作。

在传感器树立方面，DEXOP系统配备了先进的全手触觉感知系统。每个手指和手掌皆安装了基于视觉的触觉传感器，大约捕捉构兵时的形变图像。这些传感器使用鱼眼镜头，视线角度达到220度，大约遮盖所有这个词传感器名义。通过分析触觉图像的变化，系统不错重建出构兵力的大小和标的，为机器东说念主提供丰富的触觉信息。

系统的数据纪录功能也经过全心想象。除了手部要道角度和触觉图像外，DEXOP还能纪录全局手部位置信息。商量东说念主员将DEXOP安装在定制的手臂外骨骼上，这个外骨骼的开通学结构与主张机器东说念主完全匹配，确保纪录的手臂开通大约准确迁徙到机器东说念主身上。

在施交运用中，DEXOP系统展现出了令东说念主印象潜入的各样性。它大约完成需要精确手指戒指的任务，比如再行定向一个小圆盘，这需要手指间的精确和解来旋转物体而不让它掉落。它也能处理微弱物体的操作，比如提起M2螺丝帽并将其拧到螺丝上，这种操作对传统机器东说念主来说简直是不可能的。

DEXOP在医疗器械操作方面也展现出后劲。系统大约精确戒指打针器，包括抽取液体和精确打针，这种良好的力度戒指对医疗运用至关紧要。在用具使用方面，DEXOP大约操作复杂的多功能用具，比如纸张切割器，需要一只手固定用具，另一只手操作切割机构。

全手操作是DEXOP的另一个坚硬。在开启调味瓶盖的任务中，系统需要用手指和手掌紧紧固定瓶身，同期用拇指精确旋转瓶盖。这种操作需要全手的和解配合，传统的双指夹持器根柢无法胜任。肖似地，在操作喷雾器时，DEXOP大约用拇指按压喷头，同期用其他手指结识瓶身，已矣精确的喷雾戒指。

商量团队在硬件特色测试中发现，DEXOP-7版块的性能完全不错匹敌真实的机器东说念主手。在力量输出方面，DEXOP的拇指指尖大约产生约70牛顿的力量，食指和中指大约产生约60牛顿的力量，这些数值与EyeSight机器东说念主手非常，也接近东说念主类手指的最大输出力量。

在责任空间遮盖方面，DEXOP与机器东说念主手的要道举止范围简直完全匹配。MCP要道大约旋转110-120度，PIP要道达到105度，拇指的各个要道也皆能遮盖与真实机器东说念主手相通的举止范围。这种精确的匹配确保了操作家在使用DEXOP时的体验与戒指真实机器东说念主手完全一致。

在速率响应方面，DEXOP在某些要道上致使越过了机器东说念主手的性能。PIP和IP要道的最大角速率区分达到15弧度/秒和9弧度/秒，比机器东说念主手快2-3倍。固然拇指要道的速率相对较慢，但在施行操作中，这么的速率依然完全够用，过快的速率反而可能导致戒指不结识。

为了考据学习成果，商量团队想象了一个包含六个阶段的复杂双手操作任务。第一阶段条款机器东说念主准确抓取灯座，这看似浅陋，施行上需要机器东说念主大约相宜灯座位置的隐微变化。第二阶段抓取灯泡更具挑战性，因为球形物体对抓取点的条款更高，稍有偏差就会导致滑落。

第三阶段的灯泡插入是所有这个词任务的时间难点。机器东说念主需要将灯泡的螺纹部分精确瞄准灯座的内螺纹，这需要毫米级的精度。若是运行瞄准不够准确，机器东说念主必须大约通过触觉反馈检测到偏差并进行调度。第四阶段的灯泡安装需要机器东说念主感知旋转的阻力变化，判断何时拧紧到位。

第五阶段再行回到基础抓取，但此次的对象是灯罩，需要机器东说念主识别新物体的几何特征并奉行可靠的力量抓取。临了阶段的灯罩安装需要双手精确和解，幸免碰撞和歪斜，这考验了机器东说念主的空间推理技艺。

在战略学习实验中，商量东说念主员使用了行动克隆的步履来锤真金不怕火机器东说念主。输入数据包括双手的腕部录像头图像、触觉传感器图像和现时要道景象。为了强调构兵变化的紧要性，系统使用触觉图像与运功绩态的差值行动输入，这么大约更好地杰出物体构兵时的变化。

相聚输出分为两部分：机器东说念主手臂的要道位置变化量和机械手的完全要道位置。使用相对变化量不错提高系统对硬件各异的鲁棒性，而完全位置戒指则确保了机械手动作的精确性。为了提高泛化技艺，锤真金不怕火流程中加入了多种数据增强时间，包括神采抖动、要道噪声和视觉信息丢失。

实验收尾清醒，搀和DEXOP和而已操控数据锤真金不怕火的策略在所有任务阶段皆表现最好，总体奏凯率达到51.3%。令东说念主随机的是，使用更多而已操控数据的策略表现反而更差，这证据数据质料比数目更紧要。DEXOP数据的高质料主要体当今操作的当然性和触觉信息的丰富性上。

分析数据相聚时刻发现，DEXOP在各个阶段皆显赫快于而已操控。止境是在需要精确力度戒指的灯泡拧紧阶段，DEXOP只需6秒，而而已操控需要38秒。这种效能各异径直反应在锤真金不怕火数据的质料上，DEXOP数据更少包含无谓要的相通动作和游移操作。

商量团队在商讨中指出，近操作系统对制造精度和传感器校准比较敏锐。硬件不匹配可能导致相聚的数据无法径直用于机器东说念主部署。在本商量中，这个问题通过加入极少而已操控数据得到了缓解，但更根柢的惩处决策是提高外骨骼的校准精度，或者竖立对小幅舛错更鲁棒的学习算法。

现时系统仍有改换空间。比如，从触觉和开通学数据经营要道力矩仍然需要传感器校准和及时推理。现存的EyeSight机器东说念主手的摆脱度还不及以完成相配复杂的手内操作任务。此外，现时的DEXOP只可提供骨子嗅觉反馈，还无法向东说念主类提供触觉反馈。

尽管存在这些截止，DEXOP依然展现出了重大的后劲。跟着机器东说念主硬件技艺的不断提高，高质料锤真金不怕火数据的缺少正在成为主要瓶颈。DEXOP这么的系统填补了原始东说念主类示范和机器东说念主泛化之间的错误空缺，通过让东说念主类更容易拿获丰富的触觉驱动数据，有望加速数据、硬件和算法的协同进化。

从时间发展的角度来看，DEXOP代表了机器东说念主学习畛域的一个紧要迁徙点。传统步履要么依赖崇高的仿真环境，要么受限于数据质料问题。DEXOP通过创新的硬件想象，让高质料数据的获取变得愈加高效和当然。这种步履不仅提高了数据相聚的效能，更紧要的是提高了数据的质料和可迁徙性。

商量的好奇远不啻于时间层面。在制造业，DEXOP锤真金不怕火的机器东说念主可能很快就能胜任装置线上需要良好操作的责任。在医疗畛域，具备精确触觉反馈的机器东说念主助手可能会翻新性地改变手术和康复调养。在家庭办事方面，大约精确操作各式平时用品的机器东说念主将信得过走进无为东说念主的生计。

说到底，DEXOP的出现秀雅着咱们向信得过贤慧的机器东说念主又迈进了一大步。固然距离科幻电影中那些无所不可的机器东说念主助手还有距离，但咱们依然大约看到这个改日的雏形。就像领先艰深的缠绵机最终演酿成东说念主东说念主手中的智高手机一样，今天的DEXOP可能等于翌日普及化智能机器东说念主的前身。

当咱们思象改日的某一天，家里的机器东说念主助手大约像东说念主类一样松驰地为咱们沏茶、整理房间，致使协助处理良好的手工活时，咱们应该记着，这个改日的已矣离不开像DEXOP这么的基础时间恣虐。它不仅是一个精巧的工程惩处决策，更是东说念主类在探索智能机器说念路上的紧要里程碑。关于那些但愿深入了解这项时间的读者，不错通过论文编号2509.04441v2或看望状貌网站dex-op.github.io获取更多详备信息。

Q&A

Q1：DEXOP是什么？它和传统的机器东说念主戒指状貌有什么不同？

A：DEXOP是MIT研发的一套机器东说念主锤真金不怕火系统，它像一副神奇的机械手套，让东说念主类大约径直用我方的手戒指机器东说念主手，同期感受到真实的触觉反馈。与传统的而已操控不同，DEXOP让操作家大约感受到物体的硬度、分量和质感，就像径直用手操作一样当然。

Q2：DEXOP系统的数据相聚效能比传统步履高若干？

A：在测试中，DEXOP的效能远超传统而已操控。比如在电钻拧螺丝任务中，而已操控者一次皆没奏凯，而DEXOP用户平均每分钟完成6次。在灯泡安装任务中，DEXOP比而已操控快8倍，只需11秒就能完成。

Q3：DEXOP锤真金不怕火出来的机器东说念主能作念什么复杂的事情？

A：DEXOP锤真金不怕火的机器东说念主大约完成好多需要良好操作的任务，包括安装灯泡、开启药瓶、操作打针器、使用纸张切割器等。在测试的灯具拼装任务中，机器东说念主需要用双手相助完成六个一语气门径，奏凯率达到51.3%，展现出了接近东说念主类水平的操作技艺。