作为一个做过机械手设计项目的孩纸，真的只想说，人体真的是极其奇妙的构造，你看我现在手指在飞快地敲着键盘打着字，我的大脑几乎不用经过任何思考哟～

机械手一般可以分成两大类，Actuated Hand 和 Under-actuated Hand，即为全驱动机械手和欠驱动机械手，现在业界比较流行的是欠驱动机械手，欠驱动的定义很简单：驱动器的数量小于驱动关节的数量，自然啦，全驱动的定义即为驱动器的数量等于驱动关节的数量。

欠驱动的优点在于，成本低（驱动器少）能够很好地去适应所抓物体的形状，控制起来精简，缺点在于机械结构设计难度较大，很容易造成“Fail Back Phenomenon” 也就是不稳定，容易抓东西抓不着，而自己的手指握在一起，就类似于我们去抓很滑的冰块的感觉。全驱动感觉现在不是很流行，因为驱动器实在太多，太恐怖了，给你们上一张全驱动机械手的图片，哈哈哈：

后面那一大坨都是电机，各种电源线信号线之类的，所以不多说，太过冗杂，业界机械手的话，还是大多采用欠驱动。

想要设计一个机械手，从我的项目经验来看，你需要 Follow 以下几点：

第一：确定驱动器数量以及传动方式

一般机械手都是电机驱动，可以是一个电机也可以是多个，一个电机的机械手只能控制 5 个手指的张开和闭合，因为是欠驱动的缘故，能够较好地自适应物体的外形。

传动方式有很多，现在比较流行的是 Tendon 驱动，也有不少是连杆，齿轮之类的...

第二：驱动器选型

就拿电机驱动为例，机械手有一个很重要的指标就是每个 Phalanges 的 Contact Force，你需要根据你需要的接触力大小去反推电机的输出力矩，确定电机型号。在计算接触力的时候，你根据手指的几何参数去确定传递矩阵和雅克比矩阵，欠驱动这块计算比较复杂。计算可以参考 Lionel Birglen 的 Under-actuated Robotic Hands 这本书。

第三：传感器选型

你需要很好地控制这个机械手，你当然要知道手指的反馈信息。我们组里的机械手采用的是 2 类传感器，一类是装在指尖指腹的 Touch Senor，一类是装在电机输出端的 Absolute Angle Sensor 。

第四：柔性关节设计

就像人手一样，掰一掰手指还是挺有韧性的，设计机械手也一样，不可能稍微碰撞一下手指就断掉了 T T。柔性这块也是需要花心思去设计的。

下面是实验室现有的 Softhand 的设计图，看设计图更为清楚：

这款 Softhand 的柔性很棒，Tendon 驱动，电机只有一个，因此只能做一些简单的抓取动作。因为电机只有一个的缘故，所以整个手比较萎，不够 Powerful，而且不具备很好的灵活性，因为单电机的原因嘛。因此才诞生了本人的新项目，因为项目还在过程中，所以就不贴图片了，项目的目的是设计一款 Powerful and Flexible 的欠驱动的机械手。

机械手的设计和控制都较为复杂，很多的东西需要考虑，因此很多机器人上面只是安装了简单的夹持器，比如说今天出来的 Atlas2，单单依靠一块平板去夹持东西。但是机器人在未来，要想真正走进人类的生活，依然必须需要一双“灵巧”的手～