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英國劍橋大學的科學家研發出一種3D打印機械手，可以在鋼琴上彈奏簡單的曲子。只需移動手腕，機器人手就可以在鋼琴上彈奏簡單的樂句。科學家表示，3D打印機器人展示了人類手部的機械結構是多么復雜，以及復制它是多么具有挑戰性。

機器人手是由3D打印軟硬材料結合在一起制成的，可以復制人手的所有骨骼和韌帶，但不能復制肌肉或肌腱。研究人員發現，令人驚訝的是，依靠手的機械設計，仍然可以實現大范圍的運動。

手不能獨立移動手指，但可以通過移動手腕來演奏簡單的音樂短語來模仿不同風格的鋼琴演奏——這就是所謂的“被動”運動。

劍橋大學工程系的喬西休斯(Josie Hughes)是這篇論文的第一作者，她說:“我們可以利用被動來實現機器人的廣泛運動，比如走路、游泳或飛行。”“智能機械設計使我們能夠以最小的控制成本實現最大的運動范圍：我們想看看僅憑力學就能實現多大的運動。”

這只3D打印的機械手被“教授”演奏一些帶有短音(斷奏)或流暢音(連奏)的音樂短語，演奏莫扎特(Mozart)、斯卡拉蒂(Scarlatti)和格什溫(Gershwin)等作曲家的作品，以及包括《鈴兒響叮當》(Jingle Bells)在內的季節性歌曲。

休斯說：“這只是目前的基本情況，但即使是這種單一的運動，我們仍然可以得到相當復雜和微妙的行為。”

在過去的幾年里，3D打印技術使得研究人員能夠增加這些被動系統的復雜性。然而，在機器人中重建人手的所有靈活性和適應性仍然是一個巨大的研究挑戰。今天大多數先進的機器人都不能勝任小孩子能輕松完成的任務。

領導這項研究的飯田文谷博士說：“這個項目的基本動機是了解身體內的智能，也就是我們機械身體中的智能。”“我們的身體由骨骼、韌帶和皮膚等智能機械設計組成，即使沒有大腦主導的主動控制，這些設計也能幫助我們做出智能的行為。”通過使用最先進的3D打印技術打印出人形的柔軟的手，我們現在能夠在遠離主動控制的情況下探索物理設計的重要性，這在人類鋼琴演奏者身上是不可能做到的，因為大腦不能像我們的機器人那樣被‘關閉’。

“鋼琴演奏是對這些被動系統的理想測試，因為它是一個復雜而微妙的挑戰，需要大量的行為來實現不同的演奏風格，”休斯說。

盡管機械手有局限性，但研究人員表示，他們的方法將推動進一步研究骨骼動力學的基本原理，以完成復雜的運動任務，以及了解被動運動系統的局限性所在。

Iida說：“這種機械設計方法可以改變我們制造機器人的方式。”“這種制造方法使我們能夠以高度可伸縮的方式設計機械智能結構。”

休斯說：“我們可以把這項研究擴展到研究如何完成更復雜的操作任務：比如開發能夠執行醫療程序或處理易碎物品的機器人。”“這種方法還減少了控制手所需的機器學習量；通過開發內置智能的機械系統，機器人更容易學會控制。

該項目的研究結果發表在《科學機器人》雜志上。