在“柔性咽喉手術(shù)機器人”以及“軟軸驅(qū)動的柔性機械手”兩篇中,，我們了解到機械手一方面可以代替人類完成準確抓取,、精細操作，另一方面可以在危險,、復雜及非機構(gòu)化的環(huán)境中工作，可以在工業(yè)生產(chǎn),、物流分揀,、家庭服務(wù)及科學探索等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。為了實現(xiàn)抓取操作的多樣性,，機械手對于驅(qū)動方式和形狀有較高的要求,。

新加坡國立大學蘇州研究院任洪亮教授課題組的李長勝博士和博士生顧曉藝設(shè)計的繩驅(qū)模塊化機械手

   最傳統(tǒng)的方式是把電機安裝于關(guān)節(jié)位置，直接驅(qū)動機械手的運動,，這種電機直接驅(qū)動的方式可以實現(xiàn)較好的控制性能,，但由于機械手非常笨重，極大地限制了它的適用范圍,；基于繩驅(qū)的驅(qū)動方式可以使驅(qū)動部分脫離機械手本體,，有效地減小機械手的體積，但是這些機械手具有固定的形狀,，難以勝任形狀差異很大的目標物的抓取,。此設(shè)計創(chuàng)新性地把模塊化思想和變關(guān)節(jié)技術(shù)引入了機械手的設(shè)計，解決了模塊之間的連接與配合,、連接可靠性等問題,，并設(shè)計研發(fā)了兩款機械手，解決了上述的問題,。

                      第一款機械手   

    

                          第二款機械手

    第一款機械手,，手指由精心設(shè)計的模塊相互連接而成，舊的模塊能夠很方便地被新的模塊替代,，模塊的數(shù)量也可以任意地增加或者減少,，從而適用于不同的抓取任務(wù)。不僅如此,，每個關(guān)節(jié)都能夠主動地被鎖止,。機械手可以構(gòu)成不同的形狀完成特定的任務(wù)。不僅如此,，研究者研發(fā)了一套智能控制算法,，當機械手的模塊與目標物完全貼合后，相應(yīng)的關(guān)節(jié)會自動鎖止,，當手指與目標物完全貼合后,，不需要額外的驅(qū)動力，機械手就能夠?qū)崿F(xiàn)抓取功能。因此可變關(guān)節(jié)技術(shù)不僅實現(xiàn)了機械手結(jié)構(gòu)的多樣化,，提高了抓取能力,，而且可以有效地保護驅(qū)動器，延長驅(qū)動器的使用壽命,，降低了使用成本,。

          

                     機械手可輕松抓起體積大且形狀不規(guī)則的物體

    

    第二款機械手同樣采用了模塊化的設(shè)計方法，不僅手指上的模塊之間可以相互連接配合,，手指與底座之間也采用了相同的連接配合技術(shù),。因此，通過調(diào)整手指的模塊數(shù)量及調(diào)整手指在底座上的位置,，可以實現(xiàn)對機械手工作空間和剛度的調(diào)整,，從而使機械手的適用領(lǐng)域更廣，抓取性能更好,。不僅如此,，此設(shè)計中的機械手在人機交互安全性及操作工具等方面也展示出了優(yōu)越的性能。

        

 機械手能夠智能地識別目標物并施加合適的抓取力進行抓取易碎,、表面光滑、脆弱的物體

    得益于模塊化和變關(guān)節(jié)這兩個核心技術(shù),，此設(shè)計中的兩款機械手的工作空間,，形狀和剛度都可重構(gòu)，使它具有高度的靈活性和高的柔順性,，結(jié)合它的智能感知能力和自適應(yīng)能力,，本設(shè)計中的機械手的抓取能力更強，適用范圍更廣,。同時,，它的結(jié)構(gòu)更簡單，用3D打印技術(shù)就可以生產(chǎn)出來,，從而生產(chǎn)周期短,，生產(chǎn)和使用成本低，通用性更強,。

           

 人機交互

供稿：蘭慧文