仿人机器人机械手由于其精巧的结构与复杂的机械设计难度,大多数的机械手都无法完美“复制”人手的结构和功能,因此由于结构的简化和不同应用场合功能的侧重,就衍生出了大量不同的机械手设计。在这篇文章里将给大家列举几种不同机械手种类与性能展示。(注:针对部分高校、研究院所学术文章的机械手没有明确的名称,故作者根据文章所属对机械手起了相对应的名字;排名不分先后)
Schunk Hand
图1 Schunk Hand 雄克灵巧手
来自德国的Schunk,属于商业产品。
驱动类型:全/欠驱动结合,齿轮、连杆驱动。
特点:高度仿生设计,高度集成化,优化后的高效 9 x DoA (Degree of Actuation) 设计,能够实现绝大部分人手的运动,且支持ROS平台 (schunk_svh_driver - ROS Wiki)。
Shadow Hand
图2 Shadow Dexterous Hand
来自英国的Shadow Robot Company,属于商业产品。
驱动类型:全驱动 Tendon driven。
特点:高度仿生设计,能够还原人手的所有自由度。
PISA/IIT SoftHand
图3 PISAIIT SoftHand
来自于意大利的University of Pisa/IIT,属于科研类产品。
驱动类型:欠驱动,Tendon Driven。
特点:高度仿生设计,高集成度,使用Synergies理念,单电机控制所有的自由度,极佳的环境适应柔性。
Mars&Sarah Hand
图4 Mars Hand&Sarah Hand
来自于加拿大的Laval University,属于科研产品。
驱动类型是欠驱动,连杆。
特点是极强的可靠性和鲁棒性,这两只机械手出现于2002年,为机械手(尤其是欠驱动机械手)的发展奠定了理论基础。
HERI Hand
图5 HERI Hand来自意大利的Italian Institute of Technology,属于科研产品。
驱动类型是欠驱动,Tendon Driven。
特点是中指尺寸非对称化设计,优化后3 x DoA (Degree of Actuation) 能够实现抓握、Pinch以及拇指的Abduction/Adduction,具备手指运动位置以及触觉反馈性能。
Ritsumeikan Hand
图6 日本立命馆大学的机械手
来自于日本的Ritsumeikan University,属于科研产品。
驱动类型是欠驱动,Tendon Driven。
特点是简洁、低成本以及轻量化设计,优化后的4 x DoA (Degree of Actuation) 能够实现绝大多数人手运动。
MANUS Hand
图7 MANUS HandMANUS Hand
作为欧盟项目内容,属于科研产品。
驱动类型是欠驱动,Tendon Driven。
特点是高集成度设计与鲁棒性,元老级产物,一定程度上奠定了基于tendon driven的欠驱动机械手的设计思路。
SPRING Hand
图8 SPRING Hand
来自于意大利的Superiore Sant’Anna,属于科研产品。
驱动类型是欠驱动,Tendon Driven。
特点是同样是元老级产物,对于基于Tendon Driven的欠驱动机械手的抓取的自适应性(Self-Adaptive)研究奠定了一定的基础。
RTR2 Hand
图9 RTR2 Hand
来自意大利的Superiore Sant’Anna,属于科研产品。
驱动类型的欠驱动,Tendon Driven。
特点是轻便、高度集成化,是来自2002年的元老级机械手,将机械手欠驱动、差动结构的概念提出在假肢(prosthetic)应用上。
我相信,不论是在学术上还是市场上,还有很多既有精巧的设计又有卓越性能的机械手,欢迎大家留言讨论和补充。
文章转载于“知乎作者任赜宇的《常见仿人机器人机械手种类介绍和性能展示》”一文。
(知乎)
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