人人皆可加裝強大的「第三隻手」，研究人員開發能打羽球、摘水果並拆牆壁的穿戴式機器手臂

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2020-06-12

加拿大舍布魯克大學（Université de Sherbrooke）研究人員開發了一款穿戴式機器手臂，可在人們執行特定任務時，提供可以大幅節省力氣並提升效率的「第三隻手」。這個機器手臂強壯到足以擊穿牆壁，穿上它的使用者，就彷彿漫威超級大反派「八爪博士」（Doc Ock）上身般地能執行各種更艱鉅的任務。

一款全新可穿戴式機器手臂讓使用者在執行任務時多了一隻可以提供額外幫助的強壯手臂，這個安裝在腰部的液壓式手臂具備三個自由度，每秒可移動 3.4 公尺，並且可以舉起重達 5 公斤的物體。該系統本身的重量和人的手臂差不多，整個機器手臂的控制，必須經由第二個人在旁邊透過另一個迷你版機器手臂來控制。

模仿人類手臂的性能表現，最重可舉起 5 公斤的物體

研究人員表明，該技術不但可以用來進行油漆、清洗窗戶、打羽球、採收水果、把工具傳遞給工人，甚至還在建築工地裡拆除牆壁。根據《IEEE Spectrum》期刊論文，這個機器手臂是由加拿大舍布魯克大學的研究人員開發製造的，它是一種業界習慣稱之為「外加式機器手臂」（Supernumerary Robotic Arm，SRA 或 Supernumerary Robotic Limb，SRL）的可穿戴式機器手臂，可為人類提供額外強壯且多工的肢體。

該裝置配備了磁流變離合器（Magnetorheological Clutch）和液靜壓傳動機制（Hydrostatic Transmission），並以「在工業和家庭應用中模仿人類手臂的性能表現」為發展目標。該機器手臂重約 4 公斤，與人的手臂重量相當，最重可舉起 5 公斤的物體，但為了防止可能砸到使用者臉部的可能風險，所以特別對其動作進行限制。

除了配戴該機器手臂的人之外，還需要第二個人站在旁邊，透過一個微型手持式機器手臂來進行輔助性的控制，這個被稱為主從式配置。研究人員將這個機器手臂視之為在執行任務時的協同夥伴，因為它可以提高生產力，或能完成其他工作，進而釋放使用者，讓使用者能根據創造力或判斷力而對諸如油漆或裝配等作業做出決定。

人類意圖的偵測成為關鍵，未來會透過新增感測器來改善

「我很快就習慣怎麼操作，我可以補償某些動作（X、Y 和 Z 軸的平移動作），但我在補償扭轉動作上仍有一些問題要解決（例如透過機器手臂持握球拍來打網球），這實在很有趣！」該研究第一作者 CatherineVéronneau 指出：「我們還注意到，背帶必須貼緊身體，因為背帶和身體之間如果有縫隙，就會感到非常不舒服。」

Véronneau 和她的團隊成員希望能在機器手臂上新增感測器，如此一來它就可以緊貼著使用者旁進行採收蔬果或其他更多的協作任務。「想讓第三隻手臂（或任何外加式機器手臂）自主，就需要理解動作背後的人類意圖，而這實際上取決於應用程式，」她解釋說：「舉例來說，如果外加式機器手臂要執行當使用者手上拿著東西時要為其開門的任務的話，那麼控制器就應該偵測何時才是開門的最恰當時機。」

因此，對於一個特定的應用程式來說，這是可行的，但是，如果我們想要讓外加式機器手臂達到多功能的要求，那麼就需要藉助一些 AI 或智慧控制器來偵測人類想要做什麼，以及 SRL 能如何輔助使用者（並充當協同夥伴），也因為如此，在「人類意圖」這個廣大領域裡，還有很多東西需要探索與研究，」Véronneau 表示。