仿真機械手的研發(fā)飛速發(fā)展，帶有手指的靈巧機械手爪由幻想變?yōu)楝F(xiàn)實。不久的將來多指機械手也會進入日常工作中。目 前用簡單而可靠的二指或三指手爪的地方，很快就會由復(fù)雜的五指機械手來完成精細(xì)作業(yè)。由于微電子學(xué)和微機械學(xué)方面的進步，因 而可以生產(chǎn)各手指分別得到控制、與人手一樣有知覺關(guān)節(jié)的多指機械手。所需要的復(fù)雜機械和控制電子技術(shù)甚至可以在商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)元件的基礎(chǔ)上實現(xiàn)。< /strong>

人類的手無疑是自然界最普遍、最復(fù)雜的工具之一。多年來，科學(xué)工作者一直在研究這個進化產(chǎn)物的特點和優(yōu)勢。現(xiàn)在，這 方面的科研成果被應(yīng)用到未來機械手的開發(fā)。德國太空中心（DLR）與哈爾濱工業(yè)大學(xué)（HIT）合作，共同開發(fā)了一種新機械手。因為 采用最小和最精密的驅(qū)動技術(shù)和高效總線技術(shù)，這項開發(fā)為仿真有知覺手爪確定了新標(biāo)尺。與前一代機械手相比，新機械手DLR-HIT-Hand II由五個手指組成，每個手指各有四個關(guān)節(jié)和三個自由度，而且更為小巧、輕便。四指的設(shè)計，是為了能夠抓握錐形工件，而拇指則起撐扶作用。為 了能夠全面應(yīng)用機械手，必須對其機械運動多樣性進行有效控制和監(jiān)視。因此高效的信息通道必不可少。

用于控制的高速總線
DLR-HIT-Hand II的電機被直接組裝到手指內(nèi)部。這意味著需要特別關(guān)注是將位置數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)納入到控制計算機的信息中。只 有這樣才能使分立的驅(qū)動器在現(xiàn)場完全充分發(fā)揮其優(yōu)勢。所以每個指關(guān)節(jié)都裝備有一個自動檢測、無接觸角度傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器。基于其用途，兩 個傳感器的分辨率必須相當(dāng)高。一條高速總線可傳輸產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流。對額定值和實際值方面比較的快速反饋的決定性因素是對控制系統(tǒng)的功能，特 別是在精確和精細(xì)應(yīng)用上。所以除了數(shù)據(jù)量之外傳輸速度也十分重要。專門針對這種應(yīng)用，在FGPAs（Field Programmable Gate Arrays）基礎(chǔ)上開發(fā)了裝在機械手內(nèi)的、實時25 Mbps高速總線。為實現(xiàn)機械手和控制計算機的外部串聯(lián)，只需要三條線路。控 制系統(tǒng)本身就是PCI插入卡上的信號處理器，被集成在標(biāo)準(zhǔn)計算機內(nèi)。接口便于操作，因而從計算機處就可以控制機械手。所 有傳感器數(shù)據(jù)都可以在屏幕上得到顯示。數(shù)據(jù)顯示、機械手控制及其與計算機的連接方面的設(shè)計，自始至終都考慮到將來在工業(yè)環(huán)境下的實際應(yīng)用。

maxon flat motor作為驅(qū)動器
每個手指都需要多個互不相關(guān)的可控驅(qū)動器。所舉例子中是每只手用15臺帶霍爾傳感器的無刷直流電機驅(qū)動。maxon motor公司的EC 20扁平式驅(qū)動器同時滿足各個決定性要求。而且價格優(yōu)惠、可以購買，即使組裝體積很小時其功效依然很高。這 些包括霍爾傳感器的電機單元長度只有10.4 mm、外徑21.2 mm。每臺電機的重量： 15克。它們可以與直徑相同的HDUC 05諧波減速機高精度傳動系列連成一個單元。能提供12 V或24 V型的3 Ｗ電機，可以實現(xiàn)最大8.04 mNm的轉(zhuǎn)矩。這些電機靈活可變， 預(yù)載滾珠軸承能精確響應(yīng)控制指令，在換向方面也是如此。數(shù)字式的霍爾傳感器總向控制系統(tǒng)精確地報告實際位置。這 些電機在怠速時的轉(zhuǎn)速為9300轉(zhuǎn)/分。

因為應(yīng)用了全套帶反饋的驅(qū)動技術(shù)，并通過總線技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳輸，使新機械手DLR-HIT-Hand II感覺靈敏，可以得到精確控制。微 機械和微電子技術(shù)實現(xiàn)完美互補。今天，用標(biāo)準(zhǔn)組件就可以生產(chǎn)以前即使通過昂貴的特殊開發(fā)也不可想像的設(shè)計完好的產(chǎn)品。