人(rén)手是自然界中最普遍的(de)工具之一。難怪研究人(rén)員(yuán)渴望将這(zhè)種進化(huà)設計的(de)優勢應用(yòng)到新一代機器人(rén)手中。
德國航空航天中心（DLR）與哈爾濱工業大(dà)學（HIT）合作，借助微型執行器和(hé)高(gāo)性能總線技術，已開發出類似人(rén)手的(de)機器人(rén)手。
構造具有人(rén)手的(de)能力和(hé)靈活性的(de)機器人(rén)手需要至少四個(gè)手指：三個(gè)手指以允許機器人(rén)手抓住錐形部分(fēn)，并且拇指用(yòng)作支撐。因此，新的(de)機器人(rén)手由三個(gè)手指組成，每個(gè)手指具有三個(gè)自由度的(de)四個(gè)關節。第四個(gè)手指設計爲拇指，具有四個(gè)自由度。不言而喻，必須以實際方式控制和(hé)監控通(tōng)過該解決方案實現的(de)各種運動。在此背景下(xià)，高(gāo)性能信息通(tōng)道是控制系統的(de)基本功能，特别是在執行複雜(zá)任務時(shí)。因此，沿著(zhe)大(dà)批量處理(lǐ)，時(shí)間是至關重要的(de)。

用(yòng)于“神經”的(de)總線技術

在過去，使用(yòng)拉線移動機器人(rén)手指。相比之下(xià)，現代微工程允許電機直接安裝在手指中。在這(zhè)種情況下(xià)，爲控制處理(lǐ)器提供必要的(de)位置和(hé)操作數據。這(zhè)是整體操作中不可(kě)或缺的(de)一部分(fēn) - 也(yě)是允許執行器充分(fēn)發揮其優勢的(de)唯一方法。每個(gè)手指關節都配有公司設計的(de)非接觸式角度傳感器以及扭矩傳感器。由于兩個(gè)傳感器都需要極高(gāo)的(de)分(fēn)辨率，因此總線用(yòng)于傳輸所需的(de)大(dà)量數據。用(yòng)于比較設定值和(hé)實際值的(de)快(kuài)速反饋對(duì)于基于FPGA（現場(chǎng)可(kě)編程門陣列）至關重要。從手到控制處理(lǐ)器的(de)外部串行連接隻需要三根引線。
實際控制系統是插入式PCI卡上的(de)信号處理(lǐ)器，集成在标準PC中。操作員(yuán)友好的(de)界面允許從計算(suàn)機控制“手”。所有傳感器數據都可(kě)以顯示在監視器上。從一開始就設計了(le)數據顯示，控制和(hé)手與計算(suàn)機的(de)連接，以便将來(lái)在工業環境中使用(yòng)。除了(le)“神經”和(hé)“大(dà)腦(nǎo)”之外，功能正常的(de)手還(hái)需要“肌肉”來(lái)賦予它力量。

微型執行器取代肌肉力量

新機器人(rén)手的(de)巨大(dà)複雜(zá)性有其代價。每個(gè)手指需要幾個(gè)可(kě)單獨控制的(de)緻動器。在這(zhè)種特殊情況下(xià)，每手有12個(gè)電子換向直流電動機（EC電動機），包括模拟霍爾傳感器。工程師團隊選擇由微型電機專家FAULHABER開發的(de)執行器，因爲它們涵蓋了(le)所需的(de)全部規格。它們是低成本，商用(yòng)，性能豐富的(de)産品，占地面積極小。四指機器人(rén)手選用(yòng)了(le)直徑爲16 mm的(de)無刷直流伺服電機。它們可(kě)以與相同直徑的(de)齒輪系統連接，形成一個(gè)集成單元。這(zhè)些電機有12 V版本和(hé)24 V版本，輸出功率爲11 W，最大(dà)連續扭矩高(gāo)達2.6 mNm。即使在旋轉方向發生變化(huà)時(shí)，良好的(de)動态響應和(hé)預應力球軸承也(yě)能确保控制命令的(de)精确響應行爲。标配的(de)模拟霍爾傳感器标志著(zhe)控制器的(de)準确位置，并提供至少8位分(fēn)辨率的(de)必要反饋信息。霍爾傳感器和(hé)電機形成一個(gè)緊湊的(de)單元，長(cháng)度僅爲28毫米，外徑爲16毫米 - 重量僅爲31克。電機空轉29,900轉。執行器與全金屬行星齒輪箱結合使用(yòng)。這(zhè)些标準的(de)FAULHABER産品降低了(le)用(yòng)于“手”的(de)高(gāo)轉速，同時(shí)增強了(le)扭矩。有多(duō)種選擇，比率從3.7：1到5647：1。本申請中使用(yòng)的(de)比例爲159：1。允許的(de)扭矩因此增加到450mNm的(de)最大(dà)值。齒輪箱本身重量僅爲33克，總長(cháng)度爲29.4毫米。由于采用(yòng)緊湊的(de)執行器技術，通(tōng)過總線反饋和(hé)快(kuài)速數據轉發，新型HIT-DLR機器人(rén)手可(kě)以非常精細和(hé)精确地控制。通(tōng)過這(zhè)種方式，微工程和(hé)微電子技術完美(měi)地相互補充。“武裝”具有标準組件和(hé)良好的(de)概念，工程師現在可(kě)以制造幾年前難以想象的(de)産品，即使是最昂貴的(de)定制組件。微工程和(hé)微電子技術相輔相成。“武裝”具有标準組件和(hé)良好的(de)概念，工程師現在可(kě)以制造幾年前難以想象的(de)産品，即使是最昂貴的(de)定制組件。微工程和(hé)微電子技術相輔相成。“武裝”具有标準組件和(hé)良好的(de)概念，工程師現在可(kě)以制造幾年前難以想象的(de)産品，即使是最昂貴的(de)定制組件。