近年來，隨著運動控制、核心零部件等關(guān)鍵技術(shù)的突破創(chuàng)新，人形機器人的性能得到了顯著提升，全球人形機器人行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，商業(yè)化落地也在加速推進。作為人形機器人的執(zhí)行工具，靈巧手扮演著不可或缺的角色。靈巧手相較于一般類型的末端執(zhí)行器具有通用抓取能力，適應(yīng)絕大多數(shù)人工場景下的工具及物品的操作。
作為國內(nèi)首家實現(xiàn)靈巧手商業(yè)化量產(chǎn)的企業(yè)，因時機器人自2016年成立以來，一直專注于仿人五指靈巧手及其核心運動部件-微型伺服電缸的研發(fā)制造。迄今已有3個系列多款型號的靈巧手產(chǎn)品上市，可以滿足下游不同應(yīng)用場景的需求。同時，基于在靈巧手產(chǎn)品化、商業(yè)化和工藝優(yōu)化等方面多年的積累，無論是可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化量產(chǎn)能力還是在成本控制等方面都在行業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。
隨著靈巧手市場熱度的攀升，產(chǎn)品得到廣泛關(guān)注的同時，在靈巧手的關(guān)鍵指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)上出現(xiàn)了分歧，眾說紛紜之下讓大眾難以判斷。比如靈巧手的自由度和關(guān)節(jié)數(shù)到底是何關(guān)系?
關(guān)于自由度與關(guān)節(jié)數(shù)
一般來說，靈巧手的自由度由驅(qū)動源(電機或者執(zhí)行器)決定，根據(jù)自由度與驅(qū)動源數(shù)量,可將靈巧手分為全驅(qū)動和欠驅(qū)動兩大類。全驅(qū)動靈巧手驅(qū)動源的數(shù)量與靈巧手的自由度和關(guān)節(jié)數(shù)相等，每個手指關(guān)節(jié)都有驅(qū)動器，使其能夠?qū)崿F(xiàn)主動控制。欠驅(qū)動靈巧手被控制的關(guān)節(jié)數(shù)多于驅(qū)動源，缺少驅(qū)動源的部分進行耦合隨動。因時機器人的靈巧手就屬于典型的欠驅(qū)動設(shè)計，6個微型伺服電缸驅(qū)動12個關(guān)節(jié)運動，即4指各1個微型伺服電缸驅(qū)動2個關(guān)節(jié)，拇指由2個微型伺服電缸驅(qū)動4個關(guān)節(jié)。所以，也可以說因時的靈巧手具有12個自由度，包含6個主動自由度和6個被動自由度。
12自由度是因時機器人在2016年做產(chǎn)品定義時經(jīng)過大量抓取實驗的選擇，在抓握能力和適用性上都更好，可以完成更多抓取動作。市面上也有10或者11自由度的方案，缺少拇指關(guān)鍵關(guān)節(jié)會使靈巧手的運動范圍大幅受限。當(dāng)然，一直以來更高自由度方案一直存在，更高自由度靈巧手靈活性勢必更好，但是同樣也會面臨更高成本、更復(fù)雜機構(gòu)設(shè)計導(dǎo)致的低可靠性等問題。
另一個大家關(guān)心的靈巧手指標(biāo)一定就是負(fù)載能力了。隨著對人形機器人期待越來越具象，能否干活成為落地應(yīng)用關(guān)鍵，所以靈巧手不僅要能夠靈活運動，同時也要有較強的負(fù)載，可以搬運物體，可以操作各類工具。
如何判斷負(fù)載能力
手能抓多重的東西，不僅取決于抓取物體所使用的姿勢，同時與被抓持物體的表面摩擦力有很大關(guān)系。比如因時的靈巧手可以輕松拎起10KG的啞鈴，但是不能因此就說靈巧手的負(fù)載是10KG。所以，因時機器人首次提出“手指輸出力”這一指標(biāo)，就是將整手固定后用單根手指持續(xù)按壓測力計所能達(dá)到的最大力值?？梢园堰@個“手指輸出力”理解為人的手勁，通常情況下，手勁越大負(fù)載就越重。因時機器人的靈巧手目前手指輸出力可以達(dá)到30N(近3KG)，幾乎達(dá)到人類一般水平。
手指輸出力是單根手指主動施加的力值，有時大家會把主動力和被動力混淆，手指被動力也叫被動載荷能力，通常是手指靜止?fàn)顟B(tài)下能承受的最大重量，這與靈巧手的結(jié)構(gòu)剛性有很大關(guān)系，這方面因時機器人的靈巧手指標(biāo)同樣優(yōu)秀，單指被動載荷可以達(dá)到15KG以上。
除了更高的主動力，能否實現(xiàn)力控制也是靈巧手的一道能力分水嶺。因時機器人的靈巧手采用力傳感器方案，力分辨率能達(dá)1000擋以上，對不同材質(zhì)的物體抓取更為友好。諸如對雞蛋、草莓、豆腐這類柔軟易破損的東西，通過靈巧手的力控制功能就可以輕松實現(xiàn)柔性抓取。相比傳統(tǒng)的電流控制只有3個擋位的力度選擇，因時靈巧手無疑具有更強的力控能力。
發(fā)現(xiàn)靈巧手的“隱藏技能”
除此之外，因時機器人的靈巧手還有很多“隱藏”技能，比如執(zhí)行精度和掉電自鎖。靈巧手的執(zhí)行精度決定了它的工作水平，簡單理解，精度越高執(zhí)行越準(zhǔn)確。由于核心驅(qū)動執(zhí)行器-微型伺服電缸超高的定位精度，讓因時機器人靈巧手的重復(fù)定位精度可以達(dá)到±0.2mm。
而“掉電自鎖”功能可以讓靈巧手不用擔(dān)心停電風(fēng)險，保持掉電時的姿勢動作，重新上電也無需“找零位”。這個功能可以規(guī)避掉靈巧手因為意外停電而掉落抓取物品，或者因為需要找零位而導(dǎo)致的手、臂干涉問題。
區(qū)別于“年輕”的靈巧手企業(yè)，因時機器人2016年開始仿人五指靈巧手和微型伺服電缸的研發(fā)，作為國內(nèi)最早實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的靈巧手，很早就開始進入假肢、科研等下游行業(yè)，經(jīng)歷了大量應(yīng)用場景的實踐積累。經(jīng)過不斷的優(yōu)化性能，因時機器人的靈巧手已具備極高的穩(wěn)定性，在機器人、生物醫(yī)療、教育科研及工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與好評。
因時機器人已有RH56BFX、RH56DFX、RH56DFTP三個系列多款靈巧手推向市場，不僅展示了靈巧手在仿人操作方面的卓越能力，更體現(xiàn)了靈巧手在感知、控制、執(zhí)行等方面的技術(shù)水平。
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