中国科学技术大学（以下简称“中国科大”）宣布了一项令人瞩目的科研成果——成功研发出具备19自由度的轻质仿生灵巧手，该灵巧手能够复现人手级别的功能，这一创新不仅有望为全球上千万上肢截肢患者带来福音，还将极大提升人形机器人的灵巧操作能力，这一成果在国际学术界引起了广泛关注，并被誉为机械工程与生物学完美交融的典范。

据中国科大工程科学学院/人形机器人研究院的张世武教授介绍，人手虽然仅占人体重量的约1/150，但却承担了全身54%的运动功能，是人类工作能力的关键体现，人手能够实现33种不同的抓握动作，完成复杂的手语手势，以及剪刀操作、手机使用等精细操作任务，传统假肢灵巧手通常使用电机驱动，功率密度低，难以在自由度与重量之间找到理想平衡，佩戴舒适度与灵活性均有限，针对这一难题，中国科大的研究团队历经多年攻关，终于取得了突破性进展。

研究团队以高功重比形状记忆合金（SMA）为人工肌肉驱动，仿生设计了类肌腱传动系统，成功放大了SMA的驱动力并减小了传动阻力，通过在手指及手腕内嵌入23组传感单元，实现了关节的精确运动控制，该灵巧手还集成了包含冷却模块的38组阵列式SMA驱动器，使其能够实现19自由度的灵活运动，得益于仿生设计方法和高度集成技术，所设计的假肢灵巧手仅重0.37千克，却具备人手级别的灵巧操作能力。

在临床测试中，一名60岁的女性截肢患者仅用半天时间便熟练掌握了该假肢灵巧手的使用，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，如抓握、操作、翻书、系扣等日常生活常见操作，更令人惊叹的是，该灵巧手还能操作剪刀、使用手机以及完成复杂的手语手势，精准复现了传统的33种人手抓握动作，并可完成6种更高难度的新抓握动作，这一成果不仅展示了仿生灵巧手的广泛应用场景，也为其在截肢患者中的普及奠定了坚实基础。

除了为截肢患者提供手部功能重建与日常生活辅助服务外，中国科大研发的19自由度仿生灵巧手还将极大提升人形机器人的灵巧操作能力，传统工业机械手多采用刚性结构和固定自由度设计，虽能高效完成抓取、搬运等任务，但面对复杂形状物体或需要精细化操作的场景时往往显得笨拙无力，而人类手部凭借27个自由度（包括手指关节与腕部）的协同控制，可轻松实现数千种动作组合，中国科大的研究团队正是从这一生物学灵感出发，通过模仿人类手部的骨骼、肌肉与神经传导机制，打造出具有19个自由度的仿生灵巧手。

该灵巧手的设计高度还原了人类手掌的解剖结构：5根手指独立配置3-4个关节，拇指额外增加对掌自由度，配合仿生腕部，可实现抓、捏、握、捻等复杂动作，实验显示，其灵活度已接近真人手部，可完成直径0.5毫米的微小物体抓取、不规则物体自适应包裹等高难度任务，研究团队还在驱动系统、材料工艺和感知系统三大核心领域实现了颠覆性创新，他们首创高密度微型驱动模组，将19个独立关节的驱动单元集成于手掌空间内，通过仿生肌腱传动系统模拟肌肉收缩，解决了多关节控制的同步性与精度难题，这一设计使灵巧手的动作响应速度提升至毫秒级，且能耗降低40%。

在材料工艺方面，团队采用新型碳纤维复合材料与3D打印工艺，构建出兼具轻量化（整手重量仅450克）和高强度的骨架结构，手指表面覆盖柔性硅胶皮肤，内部嵌入形状记忆合金丝，可像真实手指一样在受力时轻微形变，既保护抓取对象又延长自身使用寿命，在感知系统方面，灵巧手的指尖集成了高灵敏度触觉传感器阵列，可实时检测压力、振动、温度等多维度信息，并通过AI算法将触觉信号转化为动作指令，例如当传感器感知到物体表面湿滑时，控制系统会立即调整抓握力度；触碰高温物体时手指会自动缩回，这种“感知-决策-执行”闭环标志着机器人首次真正拥有了类人的“条件反射”能力。

中国科大仿生灵巧手的问世不仅是一项技术突破，更预示着人机协作的全新时代，据国际机器人联合会（IFR）预测，2030年全球仿生机器人市场规模将突破千亿美元，中国科大仿生灵巧手的突破标志着我国在高端机器人核心部件领域实现“弯道超车”，其意义不亚于芯片行业的光刻机自主化，这一成果将推动服务机器人从“移动平台”升级为“全能管家”，真正融入日常生活的每个细节，在特种作业领域如核电站内部检修、深海设备维护等危险场景中搭载灵巧手的机器人可替代人类完成阀门操控、精密焊接等任务大幅降低事故风险。

展望未来，中国科大将继续深化在仿生机器人领域的研究探索，不断推动技术创新与产业升级，相信在不久的将来，更多像19自由度仿生灵巧手这样的创新成果将不断涌现，为人类社会的可持续发展贡献更多力量。

参考来源：

1、中国科大新闻网

2、《安徽日报》

3、《自然-通讯》期刊