机器人手部(或称末端执行器)是机器人直接与环境交互的关键部件,其核心作用在于执行抓取、操作等任务,具体功能和应用可归纳如下:
一、核心作用
1. 抓取与操作
直接抓取工件或操持工具(如喷枪、扳手等),完成装配、焊接等工业任务。
通过多指协同实现精细操作,例如开门、捏钥匙、抓取易碎物品(如鸡蛋)等,灵活度接近人手。
2. 感知与反馈
集成触觉、力觉传感器,实时检测接触位置、压力分布及物体纹理,提升操作精度(如“F-TAC Hand”触觉机械手成功率从53.5%提升至100%)。
结合视觉系统实现动态调整,适应执行误差或物体碰撞。
3. 功能扩展
在医疗领域,手术机器人手部可过滤医生手部震颤,实现亚毫米级操作,减少患者创伤。
康复机器人手部通过助力运动、肌电交互等训练,改善患者手部肌肉力量与关节活动度。
二、分类与设计特点
1. 结构类型
机械夹持式:常见于工业场景,如两指/三指夹爪。
灵巧手:模仿人手自由度(最高24个),支持复杂抓取策略(如19种人类常见抓握类型)。
吸附式/专用手:如真空吸盘、焊枪等定制化工具。
2. 技术构成
驱动系统:电机(如空心杯)或气动驱动,通过腱绳、齿轮等传动实现多关节运动。
控制系统:基于算法生成抓取策略,协调手指动作(如绳驱+扭簧结构实现15个自由度)。
三、应用场景
工业:汽车焊接、电子精密装配、物流码垛等。
医疗:微创手术、手功能康复训练。
服务:家庭陪护、危险环境作业(如核电站检修)。
机器人手部的性能直接影响整体任务成功率,其设计需平衡自由度、负载、感知能力及成本。