人类手部是自然进化的杰出产物,从早期灵长类的简单结构演变而来,兼具力量与灵活性。
在「用进废退」原则的驱动下,拇指逐渐变长且肌肉发达,能够与其他手指精准对握,实现精细操作。手部由多个关节组成,具有高度灵活性,可完成捏、握、夹等多种动作。此外,手部皮肤富含触觉感受器,能够感知压力、温度和纹理等信息,为操作提供精准反馈。
凭借卓越的灵巧性和精细控制能力,手部能够执行多样化任务,成为人类与物理世界交互的关键工具。
刚性直驱就是用齿轮、蜗轮蜗杆、滚珠丝杠、连杆等机构,直接传递电机扭矩。这样做的好处很明显:精度高、反应快、可靠性强。
柔性传动:其实是借鉴了人手肌腱系统的力学特性和功能原理,借助钢丝绳、高分子纤维等柔性材料,通过滑轮、导管等引导装置,将远端电机的动力传递到手指关节,实现类似生物肌腱「远端控制」的驱动效果。
其中,高动态响应直流电机与易于狭小空间传动的柔性材料「腱绳」结合来模拟肌肉驱动效果,驱动电机可放在手掌内或小臂里。如此一来,机器手指就可以变得更轻、转动更灵活。电机也可以用更大的功率来驱动,而不用担心过热问题。
灵巧手的作业特点与传统机械臂等刚性机构存在本质差异,多指协同与接触柔顺性成为首选特性,而绳驱动具备本质「被动柔顺性」。
灵巧智能采用了一种创新的绳驱方案
「串并混联的双绳正反向刚柔耦合驱动」设计,
首次实现了集串并混联、刚柔耦合、全掌力感知和柔顺控制于一体的高密度「驱动 - 传动 - 感知 - 控制」机电一体化灵巧手。这种灵巧手能够像人手一样,在其可触及的立体空间内,从任意角度以手指对捏的方式,稳稳地抓住物体,展现出极高的灵活性和操作能力。
所谓「串并混联的双绳正反向刚柔耦合驱动」,是指通过两根绳子主动控制手指的相反运动,并在手指内部采用串并混联机构,赋予其刚柔耦合的力学特性。这种设计既能保证运动精度,又能实现本质柔顺性控制。
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