机械手是如何被创作出来的?浅析手抓握东西的原理-江西丹巴赫工业机器人

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机械手是如何被创作出来的?浅析手抓握东西的原理
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大多数人都没有觉得人手去抓取东西是什么难的事情,这是因为我们大脑用了如此之多的资源去做这件事。人一个手就有20多个自由度,表面布满了触觉传感器。在大脑看来,人的身体是这样的(见下图)。看见没有, 手是被放大了很多很多倍的,也就是说大脑其实消耗了很多能量在监控和控制着你的手,而在你看来,这一切仿佛就是自然发生的,完全没有什么控制。






既然从大脑的角度我们目前还不清楚这整个控制机制是什么样的,最起码从解剖学的角度,我们可以搞清楚手的结构。这个方向推荐看BBC的一个记录篇叫The Incredible Human Hand去大体感受下人手部构造的复杂。





考虑到手部结构的尺寸,大部分机械手都是采用线驱动来模仿肌腱,从而把电机放在手腕处,动的,比如Allegro Hand,但就会显得很笨重了)考虑到手部结构的尺寸,大部分机械手都是采用线驱。(当然也有采用电机直接在关节处驱动的,比如Allegro Hand,但就会显得很笨重了)
这些手虽然在解剖学的结构上尽力的去模仿人,但是在控制效果上还远远达不到。这里面的原因有很多,前面说的我们还不知道人的大脑是怎么样控制手的也是一个原因。

复杂的原因就不扯了,感受下人手能够做的事情,见下图。这里面的动作都是很日常的人手的活动,但是目前机器手还远远不会。





robot hand还大多数停留在仿真里面,在现实世界就开始用gripper(夹具)了,或者是吸盘来吸,看下2015年Amazon Picking Challenge 的前三名所用的手吧(吸盘,gripper, gripper), 完全没有机器人手什么事情。


最后想起Russ Tedrake课上的一句话,“如果有一件事情,人或者其他动物可以如此自然的做好(像走路,用手), 但是对于我们来说又是如此之难的去控制这样的一个工程系统,那很有可能就意味着这是一个值得我们去探索的挑战。”最后想起Russ Tedrake课上的一句话,“如果有一件事情,人或者其他动物可以如此自然的做好(像走路,用手), 但是对于我们来说又是如此之难的去控制这样的一个工程系统,那很有可能就意味着这是一个值得我们去探索的挑战。”

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