樊绍巍, 陈川, 姜力 , 曾博, 刘宏, 邱景辉

(1. 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨150001；2. 哈尔滨工业大学 电子与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

类人型五指手的构型是由手指指节的长度、指节运动关系以及手指在手掌上的位置参数决定。而构型设计的优劣决定手的抓取和操作能力。但因其多链路特点，导致结构参数多、参数间关联性强，因此如何设计一组符合功能要求的五指手构型成为五指手设计领域一个很大的难题。目前通常的做法有3种：1)在设计具体机械结构的同时摸索五指手的构型，如文献[1-6]中先根据设计功能要求以及动力传动组件等硬件参数建立出三维CAD模型，然后利用CAE软件完成对主要设计功能的仿真，最后根据仿真结果进一步完善构型设计参数；2)重点对某一两个相对重要的手指进行参数优化设计，如文献[7-8]中利用刚体动力学对拇指抓握进行的分析以及文献[9]中欠驱动两指抓取的平面几何学研究；3)研究对比人手的生理特性[10]，通过建立和分析人手的DH模型来指导五指手的构型优化设计，缺点是对硬件设备要求较高，且无较强的理论基础。以上3种方法均不同程度地进行了五指手的构型优化设计，而采用基于形封闭理论的设计方法，相比之下具有优化参数全面、可维护性强以及成本低的特点，从而为五指手构型的优化设计提供了一种新的思路。

五指手的抓取从功能上可分为强力抓取和精巧抓取2种，前者又可细分为球形抓取、圆柱形抓取和钩形抓取[7，11]。……