多指灵巧手设计

在传统工业中，机器人自由度少，末端夹持器结构简单，只能完成诸如喷漆，弧焊，搬运以及印制电路板等简单而又需大批量生产的任务。近年来，工业生产柔性化、集成化与智能化的需求加快了机器人技术的发展，多关节多自由度的机器人灵巧手成为机器人研究领域的热点之一。多指灵巧手作为机器人与环境相互作用的执行部件，模仿人类的手功能特点，具有适应性强，抓取方式多样等优点，是为多任务研究开发的智能型通用机械手。

多指灵巧手的设计开发包含了以下几个阶段：第一阶段，获得满足人手的形态学特征和功能特征；第二阶段，对多指灵巧手的结构进行分析，并根据人手指在抓取过程中的运动特征抽象出所设计灵巧手的功能需求，指导设计机械手指的机械结构；第三阶段，通过对人手指进行 D-H 运动学分析，求得人手指在空间中的运动学方程，并将其结构进行抽象与简化，推导出可近似模拟机械手指空间运动的方程；最后阶段，制作灵巧手原型，并对灵巧手的性能进行测试。

浙江工业大学机械学院的研究人员就对多指灵巧手的设计做了研究。在研究的第一阶段，需要提取人手的自然特征。为探索不同的抓取姿势以及被抓取物体的尺寸对手指各关节间角度变化、角速度变化、指尖运动轨迹及相关性的影响，在受试者手部关节处贴了25个反光标记点，使用NOKOV（度量）光学三维动作捕捉系统采集多位受试者的抓取运动数据，对手部关节位置信息进行分析，计算各关节间角度变化、角速度变化、指尖运动轨迹及相关系数并进行对比分析。

有了通过标记点位置信息提取出的手部运动特征信息后，便可进行多指灵巧手的机械结构设计，开展后面阶段的工作，目前灵巧手原型已经完成制作。