科学家借鉴印度古典舞 Bharatanatyam 中的手势 mudras,发现这些艺术动作可以被分解为一套比自然手势更灵活的“超级手势字母表”。通过用这套“字母表”训练机器人,研究旨在提升假肢设计、康复治疗和机器人执行复杂任务的能力,最终让机器人的手部动作更接近人类,实现了艺术与生物运动的巧妙结合。
灵感来源:从古典舞到机器人
印度古典舞 Bharatanatyam 是一种高度风格化的艺术形式,舞者通过被称为 mudras 的精确手势(涉及手指、手腕和手掌的动作),结合面部表情和身体姿态来讲述古老的故事。科学家们注意到这种复杂的视觉语言或许能为现代科技提供新的思路。
马里兰大学巴尔的摩分校的电气工程师 Ramana Vinjamuri 受此启发,开始探索将舞蹈动作应用于机器人技术。
我们注意到舞者们往往老去得非常优雅。这给了我们巨大的启发……我们不仅在寻找健康的动作,更是在寻找 超级健康的动作。因此,问题就变成了,我们能否从舞蹈手势中找到一个‘超人’的字母表?
寻找“超级手势字母表”
研究团队首先分析了人们日常生活中用于拾取从珠子到水瓶等物体的 30 种自然抓握手势。他们发现,这些手势可以被分解为六个基本动作单元,这些单元的组合可以描述 99% 的抓握动作。
接着,他们用同样的方法分析了 mudras 舞蹈手势,也找到了另一套不同的六个基本动作单元,这套单元可以描述 94% 的 mudras 手势。
为了比较这两套“字母表”的优越性,研究人员用它们来分析一组完全无关的手势——美国手语中的 15 个字母。结果显示,源自舞蹈手势的字母表表现更出色。
关键发现与未来应用
实验证明,源自 mudras 的手势字母表在灵活性和表现力上,明显优于从自然抓握中提炼出的字母表。这套“超级字母表”为训练机器人手部提供了更丰富、更强大的基础。
目前,研究人员正在用这套字母表训练一个独立的机器人手和一个仿人机器人。这一方法的最终目标是:
- 设计出更先进、更灵巧的假肢。
- 为中风幸存者提供更有效的机器人辅助康复治疗。
- 让机器人能够执行更复杂的手工任务,例如 折叠衣物甚至弹奏乐器。
通过学习这些看似艺术的动作,机器人正在掌握生物运动的内在语法,让它们的动作变得更像人类。