部分靈巧手采用驅動器外置和內置相結合的方式,這種設計可以提高手指的輸出力矩,保證較高自由度的同時,控製體積大小。例如意大利的 iCub 和韓國的 RoboRay 靈巧手。
意大利 iCub 靈巧手有 20 個活動關節、9 個自由度。9 個電機隻有 2 個集成在手掌內, 另外 7 個集成在前臂裏。
韓國三星公司 2014 年研製了 RoboRay 靈巧手,該手具有五根手指,12 個自由度,7 個大載荷的驅動器放置在前臂內,提供主要的抓取力,實現包絡抓取,並將 5 個小載 荷的驅動器放置在手掌內,用來改變手指姿態,實現精確抓取。
混合置式靈巧手將一部分驅動器放在手臂,既保證了驅動力,也降低了靈巧手本體的體積, 使得靈巧手更加擬人化。同時,靈巧手本體內置一部分驅動器,也有利於傳感器的直接測 量。但另一方麵,混合置靈巧手仍然具有外置式的缺點,例如需要借助腱繩傳動,增加了 維修難度。從未來的發展趨勢上看,隨著微驅動、微傳動器件技術提升,多指靈巧手的研 究將會向著模塊化、微機電集成化方向發展。
驅動器內置式靈巧手各關節具有較好的剛性,更利於傳感器的直接測量,且模塊化設計利於更換維護;整手尺寸較大,關節靈活度下降
靈巧手的外觀設計更加擬人化,手指本體更加纖細;可以采用更大的驅動電機,從而增大手指的輸出力;驅動器與手本體之間距離遠增加了控製器設計的難度
第一階段是從 20 世紀 70 年代—20 世紀 90 年代,典型代表是日本的 Okada、美國的 Stanford/JPL 和 Utah/MIT;第二階段是從 20 世紀 90 年代到 2010 年
靈巧手是機器人操作和動作執行的末端工具,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,定義靈巧手是指數≥3,自由度≥9 的末端執行器
特斯拉公布了 6 種規格的執行器,旋轉執行器采用諧波減速器+電機的方案,線性執行器采用絲杠+電機的方案,對於手掌關節,其采用了空心杯電機+蝸輪蝸杆的結構
人形機器人有更強的柔性化水平,更好的環境感知能力和判斷能力,首要需要解決的問題是如何實現像人一樣去運動,能夠兼顧可靠性
28個執行器分別為肩關節(單側三自由度旋轉關節)6個,肘關節(單側直線關節)2個,腕部關節(單側2個直線+1個旋轉)6個,腰部(二自由度旋轉關節)2個
無框力矩電機沒有外殼,可以提供更大的設備空 間,中間是中空形式的,便於走線;在設計中,可以使整個機器體積更小,因此可以提供更大的功率密度比
型伺服驅動器有三種類型,分別為常規伺服驅動器,SEA 伺服驅動器,本體伺服驅動器;主要由力矩電機,諧波減速器,電機編碼器,輸出編碼器,驅動板,製動器組成
控製係統根據指令及傳感信息,向驅動係統發出指令,控製其完成規定的運動,控製係統主要由控製器(硬件)和控製算法(軟件)組成
電機驅動控製手段先進,速度反饋容易,絕大部分機器人使用電機驅動;液壓驅動體積小重量輕,是機器人Atlas使用的驅動方案;氣動驅動安全性高,應用於仿生機器人等
根據能量轉換方式的不同,機器人的驅動方式可分為電機驅動、液壓驅動、氣動驅動等;現有的絕大多數人形機器人采用電機驅動