之前的文章提到过,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,因此出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。
这篇文章将给大家做一个不同机械手种类的介绍与性能展示(目录中1-10),由于作者个人的认识也是有限的,所以无法概括到所有学术、市面上的机械手。如果你知道有些机械手具有很精巧的设计和卓越的性能,而我没有概括到,完全是因为我的无知,很欢迎你在文章底下评论留言以及补充。
目录
- Schunk Hand
- Shadow Hand
- PISA/IIT SoftHand
- MARS Hand
- SARAH Hand
- HERI Hand
- Ritsumeikan Hand
- MANUS Hand
- SPRING Hand
- RTR2 Hand
- BeBionic Hand
- SDM Hand
- Yale Hand
- Barrett Hand
- Columbia Hand
- DLR Hand
- DLR/HIT Hand
- Robotiq Hand
- Festo ExoHand
- Washington Hand
- InMoov Hand
- RIC arm
- SSSA MyHand
- Michelangelo Hand
- Vincent Hand
- i-limb ultra Hand
- RII Hand
- Metamorphic Hand
- Allegro Hand
- Utah/MIT Hand
- …(待补充)
(注释:1. 一些来自高校、研究所学术文章的机械手没有明确的命名,作者就根据文章的Affiliation来给相应的机械手起了一个名字;2. 排名不分先后)
1. Schunk Hand
Schunk Hand 雄克灵巧手
来源:
Schunk, 德国,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);
链接:
相关视频:
https://www.zhihu.com/video/958630721548546048
2. Shadow Hand
Shadow Dexterous Hand
来源:
Shadow Robot Company, 英国,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,广泛使用的商业产品;
链接:
Dexterous Hand – Shadow Robot Company
相关视频:
https://www.zhihu.com/video/958580492715462656
3. PISA/IIT SoftHand
PISA/IIT SoftHand
来源:
University of Pisa/IIT,意大利,科研;
驱动类型:
欠驱动,Tendon Driven;
特点:
高度仿生设计,高集成度,Synergies理念使用,单电机控制所有的自由度,极佳的环境适应柔性;
参考文献:
M. G. Catalano, G. Grioli, E. Farnioli, A. Serio, C. Piazza, and A. Bicchi, “Adaptive synergies for the design and control of the Pisa/IIT softhand,” The International Journal of Robotics Research (IJRR), vol. 33, no. 5, pp. 768–782, 2014.
相关视频:
https://www.zhihu.com/video/958595395987697664
4-5. Mars&Sarah Hand
左图:Mars Hand;右图:Sarah Hand (两只手出自一篇Paper)
来源:
Laval University,加拿大,科研;
驱动类型:
欠驱动,连杆;
特点:
极强的可靠性和鲁棒性,不得不提作者算是机械手设计领域内的泰斗级人物:Thierry Laliberte´, Lionel Birglen, and Clement ´ M. Gosselin(French Canadian)。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;
参考文献:
T. Lalibert´e, L. Birglen, and C. Gosselin, “Underactuation in robotic grasping hands,” Machine Intelligence & Robotic Control, vol. 4, no. 3, pp. 1–11, 2002.
相关视频:
https://www.zhihu.com/video/958599891652407296
6. HERI Hand
HERI Hand
来源:
Italian Institute of Technology,意大利,科研;
驱动类型:
欠驱动,Tendon Driven;
特点:
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;
参考文献:
Z. Ren, C. Zhou, S. Xin, and N. Tsagarakis,“HERI Hand: A Quasi Dexterous and Powerful Hand with Asymmetrical Finger Dimensions and Under Actuation,” in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2017.
相关视频:
https://www.zhihu.com/video/958602158568927232
7. Ritsumeikan Hand
来自日本立命馆大学的机械手
来源:
Ritsumeikan University, 日本,科研;
驱动类型:
欠驱动,Tendon Driven;
特点:
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。
参考文献:
K. Mitsui, R. Ozawa, and T. Kou, “An under-actuated robotic hand for multiple grasps,” in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2013, pp. 5475–5480.
相关视频:
https://www.zhihu.com/video/958608463668985856
8. MANUS Hand
MANUS Hand
来源:
欧盟项目,科研;
驱动类型:
欠驱动,Tendon Driven;
特点:
高集成度设计与鲁棒性,元老级产物,产自04年的高引文章,一定程度上奠定了基于tendon driven的欠驱动机械手的设计思路。
参考文献:
Pons, J. L., E. Rocon, R. Ceres, Dominiek Reynaerts, B. Saro, S. Levin, and W. Van Moorleghem. “The MANUS-HAND dextrous robotics upper limb prosthesis: mechanical and manipulation aspects.” Autonomous Robots 16, no. 2 (2004): 143-163.
相关视频:
早期机械手,相关展示视频未找到:)
9. SPRING Hand
SPRING Hand
来源:
Superiore Sant’Anna,意大利,科研;
驱动类型:
欠驱动,Tendon Driven;
特点:
同样也是2004年的元老级产物,来自高引文章,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。
参考文献:
Carrozza, Maria Chiara, C. Suppo, Fabrizio Sebastiani, Bruno Massa, Fabrizio Vecchi, Roberto Lazzarini, Mark R. Cutkosky, and Paolo Dario. “The SPRING hand: development of a self-adaptive prosthesis for restoring natural grasping.” Autonomous Robots 16, no. 2 (2004): 125-141.
相关视频:
早期机械手,相关展示视频未找到:)
10. RTR2 Hand
RTR2 Hand
来源:
Superiore Sant’Anna,意大利,科研;
驱动类型:
欠驱动,Tendon Driven;
特点:
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。
参考文献:
Massa, Bruno, Stefano Roccella, Maria Chiara Carrozza, and Paolo Dario. “Design and development of an underactuated prosthetic hand.” In Robotics and Automation, 2002. Proceedings. ICRA’02. IEEE International Conference on, vol. 4, pp. 3374-3379. IEEE, 2002.
相关视频:
https://www.zhihu.com/video/958619992091086848
经过知友 @蔡世勋 补充,现补充如下网站链接:
The best robotic hands mindtrans.narod.ru
robotsystems.net – Hand Research www.davidbuckley.net
如上两个网站汇总了更多种类的机械手介绍,有兴趣可以点击进入查看。