仿人灵巧手结构设计综述（二）

  承接上贴，在大致了解完人手的结构与驱动原理后，我们将继续了解仿人机械手的设计思路。同时本贴将涵盖灵巧手小知识(一)所介绍的驱动方式，对几种典型的结构设计进行介绍。

2. 几种典型的灵巧手结构设计

  早期灵巧手的设计均采用串联结构，即在手指的每个关节处安装电机或舵机，单独控制机械手的各个自由度。然而这种设计会使电机的重量叠加在手指上，导致其响应速度下降；同时增加手指的体积，使其很难做到与人手类似的大小。在这一背景下，欠驱动灵巧手应运而生，通过采用并联机构、齿轮或腱绳传动等方式，使灵巧手的驱动装置少于关节自由度的数量，显著减轻手指的整体重量。同时这种设计还可将驱动器集中布置于手掌内，使灵巧手具备更高的承载能力及更好的稳定性，利于后续维护保养。另一方面，(主动)自由度数的减少意味着欠驱动灵巧手很难做到与人手相似的灵活性，操作精度也有所降低。目前不同机构、高校自主研发的灵巧手构型仍处于百花齐放的状态，尚未形成统一可循的标准以供参考。后文将挑选这一领域中比较典型的几种设计思路以供分享，涵盖电机与气(液)动两种方式。
  哈尔滨工业大学于2007年提出DLR/HIT II仿人灵巧手，由5个完全相同的模块化手指和1个独立手掌构成，每指具有4关节及3自由度，末端的两个关节通过钢丝耦合联动。采用新型盘式无刷直流电机及齿形皮带传动，手掌内集成驱动器和电路板，显著减小手指体积和质量。手指指尖输出力能够达到10 N。
        Shadow Robot公司在2018年推出了Shadow灵巧手，这款产品具备24个自由度，其中20个可独立控制。Shadow灵巧手通过气动肌肉实现关节运动及力的传递，同时配备了指尖触觉传感器以增强感知能力。其高度仿人的外观设计也使其成为当前市场上最为成熟和先进的商品化机器人灵巧手之一。
  来自韩国的研究团队于2021年提出了一种完全由连杆驱动的ILDA(Integrated linkage-driven dexterous anthropomorphic robotic hand)手，其具有15个主动自由度。每根手指具有独立的3个自由度，分别通过3个驱动电机及并联的连杆组实现弯曲及侧摆运动。ILDA手具有20个关节，手指末端最大输出力可达34N，整机重量1.1kg。

参考文献：
[1] Liu H, Wu K, Meusel P, et al. Multisensory five-finger dexterous hand: The DLR/HIT hand II[C]// 2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Nice, France, 2008: 3692-3697.
[2] Li S, MA X J, Liang H Z, et al. Vision-based teleoperation of Shadow dexterous hand using end-to-end deep neural network[C]// 2019 International Conference on Robotics and Automation, Montreal, Canada. IEEE, 2019: 416-422.
[3] S K Sampath, N Wang, H Wu, C Yang. Review on human-like robot manipulation using dexterous hands[J]. Cognitive Computation and Systems, 2023, 5(1): 14-29.
[4] U Kim, D Jung, H Jeong, Park, et al. Integrated linkage-driven dexterous anthropomorphic robotic hand[J]. Nature Communications, 2021, 12(1): 7177.

shadow的手是绳驱的，不是气动的。