近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院趙選賀教授團(tuán)隊(duì)造出一款可以戴在手腕上的超聲手環(huán)。當(dāng)把手環(huán)戴上手腕，只需輕輕彎曲食指，旁邊的機(jī)器人手指也能跟著彎下去。

當(dāng)活動(dòng)五指彈一段旋律，機(jī)器人就能照著一模一樣彈出來，比如真人食指按下 C 鍵，機(jī)械手也會(huì)按下 C 鍵。再動(dòng)動(dòng)拇指和食指，機(jī)器人就會(huì)用同樣的手勢(shì)捏住一顆籃球并投進(jìn)桌上的小籃筐。

據(jù)了解，這是第一次有人使用可穿戴超聲技術(shù)連續(xù)追蹤 22 個(gè)手部自由度，平均誤差只有 3.78 度，相關(guān)論文發(fā)表在 Nature Electronics。

論文第一作者是 Gengxi Lu，其本科畢業(yè)于南京大學(xué)，博士畢業(yè)于美國(guó)南加州大學(xué)，此次論文是其在麻省理工學(xué)院擔(dān)任博后期間的工作，目前他在 Meta 擔(dān)任超聲波研究科學(xué)家。

圖 | Gengxi Lu（來源：http://zhao.mit.edu/teams/gengxi-lu/）

據(jù)了解，這款超聲手環(huán)能夠?qū)崟r(shí)看清你手腕里肌肉和肌腱的動(dòng)靜，再使用 AI 猜你的手指和手掌在做什么，然后把動(dòng)作傳給機(jī)器人或者虛擬世界。

人類手部有 4 塊肌肉、27 個(gè)關(guān)節(jié)、100 多根肌腱和韌帶，是人體全身最靈巧的部分。以前想把手部動(dòng)作傳給機(jī)器人，要么得架一堆攝像頭但是這樣容易被擋住，要么戴個(gè)手套但是這樣會(huì)妨礙觸覺。還有一種方法是貼在手臂上測(cè)量機(jī)電信號(hào)，但是機(jī)電信號(hào)太粗糙了。

（來源：DeepTech 基于原視頻制作）

該團(tuán)隊(duì)的破局方法是：手腕里的肌腱就像牽線木偶的線，每根線連著手指，只需要看清楚線的狀態(tài)，就能知道手指怎么動(dòng)。

他們將 256 個(gè)微型超聲換能器排成一個(gè)陣列，頻率為 10 兆赫，然后將其縫進(jìn)一個(gè)手環(huán)里，尺寸為 51 毫米長(zhǎng)、5 毫米寬、4 毫米厚，連接著電路板和電池，總重量為 91.6 克，戴在手腕上不會(huì)很重。

這個(gè)手環(huán)每秒可以拍攝 30 張手腕內(nèi)部的超聲照片，照片內(nèi)容涵蓋了手指運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉和肌腱的形狀變化。比如：彎曲食指的時(shí)候，超聲圖像里對(duì)應(yīng)食指的那塊區(qū)域會(huì)變；彎曲中指的時(shí)候，另一塊區(qū)域會(huì)跟著變化。

手上一共 22 個(gè)自由度，每個(gè)都在圖像里有對(duì)應(yīng)的區(qū)域，難點(diǎn)是如何把超聲照片變成手指位置。他們讓一位成員戴上光學(xué)追蹤攝像頭，一邊做各種手勢(shì)一邊錄制超聲圖像，再把每張圖像里和 22 根自由度相關(guān)的區(qū)域手動(dòng)標(biāo)出來，然后用這些標(biāo)好的數(shù)據(jù)訓(xùn)練一個(gè) AI 模型。

訓(xùn)練好的模型在拿到新的超聲照片之后，就能在幾毫秒內(nèi)猜出來手指和手掌的 22 個(gè)角度。

接著，他們又找來 8 位受試者來嘗試，受試者們的手腕周長(zhǎng)從 12.8 到 18.4 厘米不等。該團(tuán)隊(duì)累計(jì)做了 69 種手勢(shì)，包括 26 個(gè)字母的手語(yǔ)和 33 種抓握動(dòng)作。

結(jié)果模型猜出來的角度和攝像頭測(cè)試出來的真實(shí)角度誤差很小，平均角度誤差為 3.78 度。最準(zhǔn)的是拇指和食指，誤差不到 2 度，最難的無(wú)名指也只有 6 度多。

（來源：DeepTech基于原視頻制作）

這款手環(huán)還有一個(gè)好處，完全不怕佩戴位置是否偏移。該團(tuán)隊(duì)專門設(shè)計(jì)了一個(gè)名為空間變換網(wǎng)絡(luò)的模塊，能夠自動(dòng)地把圖像里的偏移糾正回來。即使每次佩戴的位置差了一兩厘米，猜出來的動(dòng)作照樣準(zhǔn)確。

他們還在上述 8 位受試者身上做了跨天測(cè)試，也就是隔了一周再測(cè)，同時(shí)不對(duì)模型進(jìn)行重新訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)誤差依然保持在穩(wěn)定范圍，這說明手環(huán)記住了這些人的手腕特征。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41928-026-01594-4）

該團(tuán)隊(duì)還把這只手環(huán)接上了一個(gè)商用機(jī)械手和一套虛擬現(xiàn)實(shí)程序。借此實(shí)現(xiàn)了這些功能：

• 真人一動(dòng)食指，機(jī)械手就會(huì)動(dòng)動(dòng)食指；
• 真人把拇指和食指捏在一起，屏幕上的物體就會(huì)縮??；
• 真人把拇指和食指松開，屏幕上的物體就會(huì)放大；
• 真人轉(zhuǎn)動(dòng)手腕，屏幕上的照片就會(huì)跟著轉(zhuǎn)；
• 真人彎曲四根手指，照片就會(huì)前后移動(dòng)。

這些操作非常連續(xù)和順滑，不像之前領(lǐng)域內(nèi)的機(jī)電手環(huán)只能識(shí)別幾個(gè)固定檔位。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41928-026-01594-4）

目前，這個(gè)手環(huán)還需要針對(duì)每個(gè)人單獨(dú)地訓(xùn)練模型，使用光學(xué)攝像頭錄制一次手勢(shì)大約需要 8 到 12 分鐘，接著再使用這些數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，每個(gè)人都得這樣進(jìn)行一次。

（來源：http://zhao.mit.edu/teams/gengxi-lu/）

下一步，他們打算收集上千人的手部數(shù)據(jù)，打造出來一款通用模型，讓新手環(huán)一戴上就能用。

他們還想把手環(huán)做得更小，把電路板也集成到手環(huán)里，爭(zhēng)取做到使用一塊芯片就能解決所有的信號(hào)處理問題，這樣一來不僅功耗更低，而且能戴更久。

（來源：https://www.nature.com/articles/s41928-026-01594-4）

如果這件事能夠做成，未來只需戴上這只手環(huán)，就能在虛擬世界里像使用自己的手一樣去抓捏和推拉。人類的機(jī)械手替身也許可以在千里之外代替我們?nèi)趧?dòng)，而我們只需要?jiǎng)觿?dòng)手指就可以。

參考資料：

相關(guān)論文https://www.nature.com/articles/s41928-026-01594-4

https://youtu.be/F2HaSoladgM

https://news.mit.edu/2026/wristband-enables-wearers-control-robotic-hand-with-own-movements-0325

https://www.linkedin.com/in/gengxilu

http://zhao.mit.edu/teams/gengxi-lu/

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍