四指机器人灵巧手

近日，由哈尔滨工业大学机器人研究所与德国宇航中心合作开发的具有多种传感功能的新一代机器人灵巧手在哈尔滨问世。该机器人灵巧手有4个手指，有13个活动部位，装有机械零件600多个，表面的电子元器件有1600多个，整体重量1．8公斤。     

基于切片理论的水下灵巧手手指动力学分析

水中环境的影响使多自由度水下机械臂的动力学模型较为复杂．鉴于动力学模型对系统仿真、控制系统设计的重要性，本文基于切片理论对水下灵巧手手指的动力学进行分析；考虑水阻力、附加质量力的影响，建立了较为精确的动力学模型．采用SimMechanics进行了动力学仿真．仿真结果显示，水动力使手指运动轨迹偏离，因此，手指动态运动控制时必须对其进行补偿．     

机器人多指灵巧手基关节力矩/位置控制系统的研究

HIT-1型机器人手是一种具有多种感知功能的仿人多指灵巧手．目前对多指手单关 节单自由度控制的研究较多,而对两自由度的手指基关节的研究却较少．本文分析了HIT-1 型手两 自由度基关节的运动学和动力学模型,并在此基础上建立了基关节的位置和力矩反馈控制系 统．本文采用工业中常用的PID控制算法分别实现了手指基关节在自由空间的位置控制和在 约束空间的力矩控制,并对实验结果进行了分析．     

人手到灵巧手的运动映射实现

本文研究主从操作中人手到灵巧手的运动映射．提出了一种基于虚拟关节和虚拟手指的关节空间运动映射方法，实现了人手和灵巧手的三维运动仿真．以数据手套为人机接口，在虚拟环境下，通过直观地比较映射效果，验证了映射算法．     

含弧形自由度仿人灵巧手掌的机构设计

提出了一种人手掌的简化模型,根据该模型,设计了仿人灵巧手掌的机构,使得只作为仿人灵巧手手指及其控制部件机架的手掌形成弧形自由度参加手部动作,提高了仿人灵巧手通用性、灵活性和抓持物体的适应性。经优化设计和仿真,机构完全符合灵巧手进行运动时手掌的运动要求。     

自重影响下对称结构三指灵巧手的抓持规划与分析

将驱动电机置入灵巧手指内部，使得灵巧手指自重对操作性能的影响增大．文中对所设计的对称结构三指灵巧手进行了受力分析，并在此基础上建立了手指自重对灵巧手指关节力矩影响的优化目标函数，以寻求不同手掌方位角下关节的最优抓持位形．通过对不同手掌方位角下关节力矩的优化分析，确定了手掌方位角与手指最佳位形之间的映射关系．将优化结果应用于实际机器人系统，其运行结果表明了该分析方法的有效性．     

机器人手爪荟萃

日本研制了一种装有两只手臂的高级机器人,每只臂都有一个藏手的地方。每只手有4个带触觉传感器的手指(图1),手指的直径约15毫米。每只臂有14个自由度。手是装在一个有7个自由度的机械手臂上的。该机器人共装有40     

一种单电机驱动多指多关节机械手的设计

为了使机械手灵巧、稳妥地抓取物体,设计了一种新型结构的单电机驱动4 指12 关节机械手爪．该手 爪由电机驱动一根十字连杆,其端部分别连接4 个手指的第1 动力连杆;每个手指有3 个指节,由2 个平行四边形 的指节结构确保手指末端做平移运动;每个手指的第2 动力连杆具有延伸滑槽,当第2 动力连杆运动时,经过特别 设计的滑槽在固定支点滑动,可使手指末端匀速运动．该新型的单电机驱动手爪设计方案实现了机械手控制简单、 抓握可靠的目的．     

机器人多指手灵巧抓持规划

抓持规划是机器人灵巧手要完成预期任务所面临的一个重要问题．本文采用主从操作方式进行灵巧手的指尖抓持规划，由人手决定抓持接触点的位置， 灵巧手通过调整其手掌的位置和姿态保证各手指在人手指定的位置上抓持物体．根据灵巧手的操作特点，提出以关节灵活度来描述关节运动各向同性的能力，并据此定义灵巧手操作灵活度，作为灵巧手抓持位形性能的评价指标．以最大操作灵活度作为优化目标函数，寻求最优的抓持性能．同时，借鉴人手的抓持经验，通过主从操作方式，建立从人手到灵巧手的运动映射关系，从而为手掌位置优化问题提供合理的初值．仿真实验结果说明了文中方法的有效性．     

仿人灵巧手国际领先，一根手指就能提起1000克重物

6月中旬，由哈尔滨工业大学机器人研究所研制的HIT／DLR仿人型机器人灵巧手通过专家鉴定，其整体重量小于国内外的同类机器人灵巧手，每个手指能提起1000g的重物，能够实现远程遥控作业。专家认为，该灵巧手在驱动内置型灵巧手领域已达到国际领先水平。     

灵巧手运动学分析

本文研究了灵巧手操作物体的运动学问题,在分析手指与物体接触条件的基础上,建立了手指与物体之间单点接触作纯滚动和作可控制滑动的运动学方程,给出了3R,4R 和5R 手指的运动约束条件,并对5-4-5型灵巧手进行了速度仿真和图形仿真.     

欠驱动自适应机器人手的研制

采用欠驱动自适应原理研制了与成年人手大小相仿的五指机器人手，所设计的机器人手结构简单，重量轻，适应性强，它既可以作为仿人形机器人末端操作器，也可以应用于残疾人假手．根据虚功原理建立了3自由度欠驱动手指的准静力学模型．     

机器人灵活手的运动分析和力分析

机器人灵活手可以稳定地抓持任意形状物体,或利用手指的运动操纵物体相对于机器人末杆(或手掌)的运动.它的运动学和力传递关系比一般开链机器人复杂得多.本文分析了在被抓持物体与手指指尖,手指指尖与手指关节之间力和虚位移的关系.利用线性变换的理论揭示了过约束、欠约束和奇异状态的形成条件.本文还分析了手指机构冗余自由度、亏缺自由度和奇异位形对抓持的影响.这些结果为机器人灵活手的设计和控制方案的规划提供了理论依据.     

小剪刀的魔力——我班幼儿剪纸兴趣的培养

剪纸是一种在中国民间非常流行的传统艺术．它历史悠久．有着丰厚的生活积淀与底蕴．有着鲜明的民族特色。我国著名儿童教育家陈鹤琴先生说过：“小孩子应有剪纸的机会。”他认为剪纸有两方面的好处：“一是可以养成独自消遣的好习惯：二是可以练习手筋。”也就是说，剪纸可以使孩子安静下来．专心致志地干一件事：还可以使他们练出一双灵巧的手．而手巧往往意味着心灵．这是因为手部肌肉群的训练有利于大脑的开发。     

机器人多指灵巧手的结构参数优化设计

本文对目前已经制造出的几种典型的多指灵巧手的结 构进行了分析．对一种三指十二自由度的多指灵巧手的各指之间的相对结构尺寸进行了优化 设计,得出了比较满意的结果．并对该手爪进行了具体的结构设计,给出了其三维视图．     

能玩“石头、剪子、布”游戏的机器人

本文介绍一个能够与人类玩“石头、剪子、布”游戏的游戏机器人。该机器人配备一只五自由度的五指灵巧手,每个手指可以独立运动,因此它可以象真人的手一样地做出“石头、剪子、布”的手形。系统中应用人工智慧的推理法则和概率统计方法实现游戏的智能玩法,从而使得机械手具有拟人的思维特征。灵巧手的手指由步进电机带动。所有的控制和检测均有电脑及其上的输入输出卡完成。     

气动机器人多指灵巧手——ZJUT Hand

总结了现有灵巧手的缺点,例如结构复杂、难以控制等,并在此基础上提出了一种新型的气动驱动多指灵巧手,命名为ZJUT Hand.基于一种新型的气动柔性驱动器FPA,设计了气动刚柔性弯曲关节及侧摆关节;在此基础上给出了一种4自由度气动拟人手指;为了获得较高的模块化集成度,将5个完全相同的手指装配在拟人手掌上,构成具有5个手指、20个自由度的ZJUT Hand的本体结构;采用仿生学优化方法确定ZJUT Hand的结构参数,并对其本体结构进行了抓持仿真实验.仿真结果表明:ZJUT Hand能够对圆柱、长条形、球形等典型形状的物体实现抓持,并能够模拟人手实现对捏、夹持、勾拉等复杂拟人手形.详细设计了ZJUT Hand的力/位传感系统.完成了ZJUT Hand的抓取实验,结果表明:ZJUT Hand能够对典型形状目标物体实现稳定抓取.最后,简单总结了ZJUT Hand的特色之处.     

基于指尖力传感器的HIT 机器人灵巧手笛卡尔阻抗控制

介绍了基于5维指尖力／力矩传感器的HIT机器人灵巧手的笛卡尔阻抗控制．当手指与障碍物接触时，呈现出2阶机械阻抗特性．在阻抗控制算法中，不需直接计算加速度，从而避免了因大加速度误差给控制带来的不利因素．结合期望轨迹和实际位置及速度，产生一个参考轨迹，手指跟踪此参考轨迹即可自动获得期望阻抗特性．     

具有运动耦合关节的灵巧手运动学反解

研究了具有运动耦合关节的灵巧手手指的运动学反解问题.由于关节运动耦合导致某些关节角得不到解析解,需采用数值解.为提高数值迭代速度,将多变量的数值迭代转换为单变量的迭代.仿真实验结果表明,文中提出的方法能够满足灵巧手的主从操作系统的实时性操作要求.     

哈工大研制机器人手可以熟练弹钢琴

由哈尔滨工业大学研制的第三代机器人灵巧手日前通过国防科工委863专家组验收。该机器人灵巧手不仅有触觉，可以感受到温度的变化，还具有人手所没有的视觉，可以在航天及一些有害环境中代替人工操作。