靈巧手是機器人操作和動作執行的末端工具,在機器人學領域屬於末端執行器的範疇。從 運動學的觀點看,靈巧手需滿足兩個條件:指關節運動時能使物體產生任意運動、指關節固定時能完全限製物體的運動,按照運動學理論,滿足上述條件至少要 3 個手指和 9 個自 由度。
因此,我們定義靈巧手是指數≥3,自由度≥9 的末端執行器。例如日本的 TWENDY-ONE 機器人,其靈巧手擁有 4 根手指和 13 個自由度。
從形態和功能上看,靈巧手經曆了兩指夾持器、多指抓持手和多指靈巧手三個發展階段:
兩指夾持器
兩指夾持器通過模仿手指的夾持運動來抓持物體,能夠在執行動作的同時夾住和鬆開目標 物體。其優點是結構簡單,運動形式穩定,工作可靠,在工業現場常應用於目標零部件的 夾取、搬運、換位、裝配等。但由於缺乏手指的靈活性,不能對複雜形狀的目標進行抓持, 無法對目標物體實施操作。該類夾持器已有多種標準化的產品,例如德國 SCHUNK 公司的 氣動平行爪夾持器、FESTO 公司的氣動夾持器等。
多指抓持手
多指抓持手按照功能不同分為聯動型抓持手、多關節手指抓持手和軟體多指抓持手。
多指靈巧手
機器人多指靈巧手的研究始於 20 世紀 70 年代,有 3 款典型代表產品, 分別是日本的 Okada、美國的 Stanford/JPL 和 Utah/MIT。這三隻靈巧手是研究初始 階段的典型代表,為後續仿人型多指靈巧手研究建立了理論基礎。
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