配触觉传感器的机器人灵巧手DoraHand

过往几十年里，多指灵巧手作为一种特殊的机器人末端执行器，研发人员一直致力于将其开发成商用J别的设备并普及到市场当中。目前，多指灵巧手在实际执行复杂的操作中仍然会遇到许多挑战。尽管在人工智能算法的加持下，多指灵巧手的“软实力“已经不成问题，但是在硬件问题上，多指灵巧手仍有许多限制（Zeng et al., 2018）。本文将从外观设计、手指布局、传感设计及软件和通信等方面，介绍多指灵巧手DoraHand的特点。

常见的灵巧手都采用模拟人手形状的外观设计，但目前学术上对于人手形态的灵巧手是否是佳的应用设计，仍存在广泛的讨论。在硬件设计上有两种方式可以让灵巧手更加灵活：

1. 提G关节的自由度（DOFs）——可以使用更多或者更少的驱动器，前者应用在Shadow Hand和Allergo Hand（SimLab, 2012）等知名灵巧手中，后者的设计在Robotiq（2022）这款产品中也有所体现。对于DoraHand的设计，我们将结合实际的应用来决定具体的设计方式；

2. 模块化设计——模块化设计已经被运用在许多硬件设计里面，这种设计方式可以J大的降低维护成本，同时可以提G产品的复制性。DoraHand采用了手指模块化的设计，也是款基于手指模块设计的多指灵巧手。

三指还是五指？

受限于驱动器和材料，采用越多手指的设计，灵巧手整体的体积也往往也会变得更大，让结构变得更加复杂以及使研发和生产成本增G。过往的研究指出，采用三指的设计已经可以满足基本的物体抓取需求（Ponce and Faverjon, 1995）。下图是常见的3指灵巧手的手指布局方式（Townsend, 2000; Schunk, 2015），所示1、2两种三指布局，都能很好的完成特殊形状物体的抓取，而第3种布局在旋转上有一定的局限。综合以上考虑，在设计D一款DoraHand时，我们采用了第1种手指的布局，给手指提供了更G灵活度的同时，也能把整体的尺寸控制在一个比较小的范围。当然，我们也可以基于实际需求，灵活设计2指、3指、5指等类型的灵巧手。