在“柔性咽喉手術(shù)機(jī)器人”以及“軟軸驅(qū)動的柔性機(jī)械手”兩篇中，我們了解到機(jī)械手一方面可以代替人類完成準(zhǔn)確抓取、精細(xì)操作，另一方面可以在危險(xiǎn)、復(fù)雜及非機(jī)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(xué)探索等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。為了實(shí)現(xiàn)抓取操作的多樣性，機(jī)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(xué)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(jì)的繩驅(qū)模塊化機(jī)械手

   最傳統(tǒng)的方式是把電機(jī)安裝于關(guān)節(jié)位置，直接驅(qū)動機(jī)械手的運(yùn)動，這種電機(jī)直接驅(qū)動的方式可以實(shí)現(xiàn)較好的控制性能，但由于機(jī)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(jī)械手本體，有效地減小機(jī)械手的體積，但是這些機(jī)械手具有固定的形狀，難以勝任形狀差異很大的目標(biāo)物的抓取。此設(shè)計(jì)創(chuàng)新性地把模塊化思想和變關(guān)節(jié)技術(shù)引入了機(jī)械手的設(shè)計(jì)，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(jì)研發(fā)了兩款機(jī)械手，解決了上述的問題。

                      第一款機(jī)械手   

    

                          第二款機(jī)械手

    第一款機(jī)械手，手指由精心設(shè)計(jì)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(gè)關(guān)節(jié)都能夠主動地被鎖止。機(jī)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(dāng)機(jī)械手的模塊與目標(biāo)物完全貼合后，相應(yīng)的關(guān)節(jié)會自動鎖止，當(dāng)手指與目標(biāo)物完全貼合后，不需要額外的驅(qū)動力，機(jī)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(shí)現(xiàn)了機(jī)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(hù)驅(qū)動器，延長驅(qū)動器的使用壽命，降低了使用成本。

          

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

    

    第二款機(jī)械手同樣采用了模塊化的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對機(jī)械手工作空間和剛度的調(diào)整，從而使機(jī)械手的適用領(lǐng)域更廣，抓取性能更好。不僅如此，此設(shè)計(jì)中的機(jī)械手在人機(jī)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(jī)械手能夠智能地識別目標(biāo)物并施加合適的抓取力進(jìn)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(gè)核心技術(shù)，此設(shè)計(jì)中的兩款機(jī)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(jì)中的機(jī)械手的抓取能力更強(qiáng)，適用范圍更廣。同時(shí)，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(qiáng)。

           

 人機(jī)交互

供稿：蘭慧文