機器人多指靈巧手經曆了三個階段

第一階段是從 20 世紀 70 年代——20 世紀 90 年代。

這一階段有 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。

1）1974 年日本“電子技術實驗室”成功研製了 Okada 靈巧手，它有 3 根手指和 1 個手掌， 拇指有 3 個自由度，另外兩根手指各有 4 個自由度。手指的每個關節由電機驅動，通 過鋼絲和滑輪機構實現運動和動力傳遞，可以完成螺栓擰進螺母等操作。

2）20世紀80年代初美國斯坦福大學成功研製了Stanford/JPL靈巧手，該手有3個手指， 每指有 3 自由度，手指使用 n+1 腱(n 個手指)設計，即每個手指采用 4 條腱繩傳 遞運動和動力，整手使用 12 個直流伺服電機作為關節驅動器。與 Okada 相比， Stanford/JPL 手的靈活性有較大的改善，但其控製係統也更為複雜。

3）1982 年美國麻省理工學院和猶他大學聯合研製了 Utah/MIT 靈巧手，該手具有 4 個手 指，每個手指有 4 個自由度，采用 2n 腱（n 個手指）傳動設計，整手共 32 個驅動 器。手指的配置類似人手的拇指、食指、中指和無名指，都連接手掌且相對於手掌進 行運動。

第二階段是從 20 世紀 90 年代到 2010 年。

受益嵌入式硬件的發展，這一階段的多指 靈巧手有著更高的係統集成度和更加豐富的感知能力。例如：

1） 美國研製了用於國際空間站艙外作業的宇航員靈巧手 Robonaut hand，由 1 個手 腕和 5 個手指組成，共 14 個自由度，由於使用了腱繩張力傳感器，整手的運動 控製更加準確。

2） 德國宇航中心先後研製成功了 DLR-Ⅰ和 DLR-Ⅱ靈巧手，共集成了 25 個傳感器， 包括類似人工皮膚的觸覺傳感器、關節扭矩傳感器、位置傳感器和溫度傳感器 等，靈巧手在靈活性和感知能力方麵有顯著提升。

3） 意大利 IIT 研製的 iCub 靈巧手集成了 12 個觸覺傳感器，48 個壓力傳感器和 17 個位置傳感器以實現靈巧的操作和豐富的感知能力，係統集成度的提高和感知 能力的豐富使得多指手在操作時更加靈巧。

第三階段是從 2010 年至今。

第二階段高度係統集成的靈巧手具有靈活性和功能 性的優勢，但是係統的複雜性導致製造成本較高，並且降低了係統的可靠性和 易維護性。因此，簡化係統、提高魯棒性是近十年靈巧手設計的一個重要方向。 例如，立命館大學設計的 Ritsumeikan Hand、以及 HERI Hand、SPRING hand 等靈巧 手采用了欠驅動（驅動器數量少於手指關節自由度）的結構設計實現了係統簡化。 欠驅動手雖然以簡化的係統實現了抓取任務，但是由於欠驅動自身特性使得操作能力 受到限製，所以目前靈巧手難以同時具備魯棒性和功能性。

查看更多相似文章