在自然界中，人手以其灵巧与力量的完美平衡，完成从纤细捏取到稳固支撑的多样动作——这一结构与功能的奇迹，长期以来被视为空中机器人技术难以企及的顶峰。传统的飞行机械手往往庞大笨重、能耗高且控制复杂，难以在动态与狭窄环境中实现灵活作业。而今，我们的团队打破常规，将“飞行”与“抓握”两种本质迥异的能力融为一体，创造出一款手掌大小、具备完全自主能力的智能空中机器人——HI-ARM（Hand-Inspired Autonomous Flying Robot）。它不仅能在空中稳定飞行，更能如人手般灵动抓取，实现了“会飞的手”的构想。

HI-ARM的设计理念源自对人手生物学特性的深度仿生。我们以手掌的包覆式结构为原型，构建出轻质而稳固的C形开放式框架，使其在空中抓取时具备天然的包覆支撑能力。内部的五自由度复合关节可在飞行中灵活变形，以顺应不同物体的形态，而核心的“肌腱式”驱动系统则通过单一微型电机牵引柔性绳索，协调多关节的协同运动，极大降低了结构复杂度与控制难度。这种简约而高效的设计，使HI-ARM能够以极低的能耗完成从稳抓水瓶到轻捏纸巾的多模态动作，在同级别飞行平台中实现前所未有的抓取灵巧性与适应性。

飞行操作一体化空中机器人软硬件结构设计

然而，真正的“飞手”不仅要能抓，更要能思考。为此，我们构建了一套高度集成的自主决策与控制系统，使HI-ARM能够在无外部定位与人工干预的条件下，自主完成感知、规划与飞行控制。系统通过多模态传感器融合实时估计姿态与环境状态，并以多层自适应控制框架动态补偿因抓取导致的重心偏移与外力扰动，从而保持飞行姿态的平稳与精准。在任务执行过程中，它能自主识别目标、生成最优飞行轨迹，并实时调整速度与姿态，使得飞行与操作形成闭环一体的协同系统。

智能家庭助手

在实验验证中，HI-ARM展现出卓越的环境适应力与任务通用性。在室内测试中，它能够执行家庭服务任务：自主识别并抓取水瓶、零食或信件，将其平稳递送至目标位置；任务结束后，还可自主飞至衣架或墙面“栖息”待命。在交互任务中，它能像人手一样精准操控门把手并完成开门动作，体现出对复杂物理交互的掌控能力。而在户外场景中，HI-ARM凭借高效的视觉感知与姿态调整机制，能在竹林、树干等复杂环境中稳态停驻，穿越仅比机身略宽的缝隙，甚至携带物体越过河流，展示出其在野外救援、探测与空中运输中的巨大潜力。