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常见仿人机器人机械手种类介绍与性能展示(三)2024-01-16 10:37

  这篇文章将介绍如下目录中的第21-30的10种机械手,这里要感谢知友对目录扩充上带来的帮助和相关宝贵意见的提出。

  由于这第21-30种机械手都是由知友提醒我补充的,所以一定程度上我对这些机械手的认识还是相对不够深刻,有说的不足地方,请多多指正。

  整只手具备高度的仿生特性,欠驱动以及手指模块化设计,最大的特点就是其制造与开发的低成本与完全开源的设计方案。这款InMoov机械手是安装在InMoov机器人之上,而InMoov是2011年9月由法国雕塑家Gaël Langevin为艺术目的而开发的一款机器人。

  比较建议对机械手手指和手掌前臂的机械结构设计感兴趣的同学,花时间浏览下如上两个链接——是一段很容易阅读的开源设计开发的Tutorial,相关的3维设计.stl文件也能在链接中直接下载到。

  RIC Arm 作为在假肢领域应用的机械手,具备高度的仿生化设计(Anthropomorphic Design),紧凑的结构尺寸以及良好的轻量化设计(1518g)。同时齿轮与滚珠丝杠的传动方式也带来了极佳的可靠性与稳定性。

  SSSA MyHand 作为在假肢领域应用的机械手,高度集成在手掌上的3个电机,通过合理与精巧的传动机构的设计,使得整只手具备灵活的手指运动能力与良好的抓取功能性。同时还具备以下性能上的亮点:

  Michelangelo Hand 是德国巨头Ottobock公司收购BeBonic之前,在假肢领域的旗舰产品——其具备高度的仿生化设计(其中有一款肉色配色基本外观上与人手无异),746g的轻量化设计与全系统的高度集成化。整只手使用2个定制的Maxon EC45电机,通过精巧的传动机构设计与合理的手指运动-电机分配(DoA Arrangement),使得其能够满足残障人士绝大多数的生活需求。

  Vincent Hand 首先作为在假肢领域应用内的机械手,其具有高度的仿生化设计,同时鉴于这只手在手掌部分集成了6个电机与相应的驱动电路和机械传动机构,其高度的机电系统的集成度可见一斑(由于是商用机械手,其内部的结构和电机的相关选型无法从相关文献得知)。高数量的DoA (Degree of Actuators)使得Vincent Hand 具有很好的灵巧性与抓握鲁棒性。

  i-limb ultra hand 同样的作为假肢领域的机械手具有良好的仿生化设计,高度独立集成了5个电机使得其具有良好的灵活性与抓取鲁棒性。这只假肢手作为商业产品比较具有特色的是其封装好的控制软件做的比较完善,其支持:

  RII Hand 作为一款欠驱动机械手,首先具有很好的仿生设计(Anthropomorphic)特性,并通过巧妙的机械构造实现了:抓取姿势协同效应的理念(Postural Synergies)。

  具体来说,整只手具有19个自由度(DoF)和13个运动输入(通过旋转柔性轴实现传动),而这13个能够主动控制的DoA使得整只欠驱动机械手具备了强大而灵活的手掌操作的能力(In-Hand Manipulation)。

  比较新颖的一点的是,RII Hand 通过精妙的行星齿轮传动装置的设计,13个能够主动控制的DoA实际上仅由2个电机驱动。

  Metamorphic Hand 首先具备良好的仿生设计(Anthropomorphic)的特点,其名字的确切含义为“可重构机械手”或者“变胞机械手”——正如其名,这只机械手的显著特点是可重构的手掌(Reconfigurable Palm)设计。这只手的手掌是一个包含五个链接的球形五连杆机构,通过可重构机构在机械手上的应用,可以显著提高机械手的灵巧性和多功能性。

  作为全驱动的机械手,这只手具有16个关节自由度和16个具备角度位置反馈的驱动器单元,总重为1.09kg,从这个角度考虑而言,其系统的集成度和轻量化设计是非常优秀的。作为商业产品,其售价低廉并且使用通用的CAN接口,是一款非常适合广大高校实验室做科研的入门级机械手产品。

  这只手是1986年的产物,Google Scholar上的引用在1000次以上(在机器人硬件领域已经算是变态高的引用量了),思前想后很难找到这只机械手的特点,实际上的原因是:一定程度上这只手的出现奠定了后续机械手发展的基础,诸如以下几点:

  实际上还有非常多的的机械手作者没有罗列到,但为了之后内容的进度和作者本身写作的时间状况,常见仿人机器手的种类介绍与性能展示就到此为止了。后续按照作者目前的打算,将会介绍以下的内容: