靈巧式機械手研究現狀綜述

孫江宏， 何宇凡， 高 鋒， 王軍見

(1.北京信息科技大學機電工程學院， 北京 100192; 2.清華大學機械電子工程研究所， 北京 100084; 3.國家機床質量監督檢測中心， 北京 100102)

靈巧式機械手可充分發揮靈活優勢，相較于拾取對象單一、拾取動作唯一、設計結構簡單的末端執行器，靈巧式機械手通過模仿人手結構可實現拾取多種對象和多種拾取動作。靈巧式機械手具有高發展上限，對其開展深入研究可獲得極高應用價值。隨著靈巧式機械手不斷發展與革新，傳感器技術、通信技術及電子控制技術應用得到極大豐富和擴充。劉伊威等[1]對2009年以前靈巧式機械手發展情況做出詳盡總結概述。近10年科學技術革新突飛猛進，其間機械手得到進一步發展，現將對2009—2020年靈巧式機械手發展現狀進行綜述。

1 靈巧式機械手發展現狀

靈巧式機械手研究始于20世紀70年代，此期間處于初步探索階段，產生的靈巧式機械手成果包括：Okada手[2-5]、Asada手[6-8]和通用公司Handyman手[9]等。20世紀80年代后，隨著科技進步和使用需求提高，靈巧式機械手上裝備有力、位移等傳感器用于實現控制及操作功能，其間產生了猶他大學/麻省理工學院機械手(UTAH/MIT)[10-12]、斯坦福大學機械手(Stanford/JPL)[13-14]、紐約大學機械手(NYU)[15]、博洛尼亞大學二代機械手(University of Bologna robotic hand version II，UB Ⅱ)[16-17]等成果。

2000—2010年，隨著電子控制系統集成度逐漸提高、仿生化逐步深入，靈巧式機械手可實現部分替代人手拾取效果，其間涌現出成果如Shadow機械手[18-19]、日本岐阜大學機械手(GIFU Ⅱ)[20-21]、哈爾濱工業大學(HIT)和德國宇航中心(DLR)聯合研發的HIT/DLR Ⅰ和HIT/DLR Ⅱ機械手[22-25]等。……