常見仿人機器人機械手種類介紹與性能展示(三)
接著之前兩篇文章：
任賾宇：常見仿人機器人機械手種類介紹與性能展示(一)
任賾宇：常見仿人機器人機械手種類介紹與性能展示(二)這篇文章將介紹如下目錄中的第21-30的10種機械手，這裡要感謝知友 @源來是你 @2016年夏天 @AUGS @卓求 @Harris Wang 對目錄擴充上帶來的幫助和相關寶貴意見的提出。
由於這第21-30種機械手都是由知友提醒我補充的，所以一定程度上我對這些機械手的認識還是相對不夠深刻，有說的不足地方，請多多指正。
目錄
- Schunk Hand
- Shadow Hand
- PISA/IIT SoftHand
- MARS Hand
- SARAH Hand
- HERI Hand
- Ritsumeikan Hand
- MANUS Hand
- SPRING Hand
- RTR2 Hand
- BeBionic Hand
- SDM Hand
- Yale Hand
- Barrett Hand
- Columbia Hand
- DLR Hand
- DLR/HIT Hand
- Robotiq Hand
- Festo ExoHand
- Washington Hand
- InMoov Hand
- RIC arm
- SSSA MyHand
- Michelangelo Hand
- Vincent Hand
- i-limb ultra Hand
- RII Hand
- Metamorphic Hand
- Allegro Hand
- Utah/MIT Hand
- ...（待補充）
21. InMoov Hand
來源：
InMoov，法國，商業產品/完全開源；
驅動類型：
欠驅動，Tendon Driven；
特點：
整隻手具備高度的仿生特性，欠驅動以及手指模塊化設計，最大的特點就是其製造與開發的低成本與完全開源的設計方案。這款InMoov機械手是安裝在InMoov機器人之上，而InMoov是2011年9月由法國雕塑家Ga?l Langevin為藝術目的而開發的一款機器人。
相關鏈接：
Hand and Forarm | InMoov
Finger Starter | InMoov
比較建議對機械手手指和手掌前臂的機械結構設計感興趣的同學，花時間瀏覽下如上兩個鏈接——是一段很容易閱讀的開源設計開發的Tutorial，相關的3維設計.stl文件也能在鏈接中直接下載到。
相關視頻：
https://www.zhihu.com/video/970455973576519680
22. RIC Arm
來源：
Rehabilitation Institute of Chicago & Shirley Ryan Ability Lab, 美國，科研+產品化；
驅動類型：
欠驅動，齒輪/滾珠絲杠；
特點：
RIC Arm 作為在假肢領域應用的機械手，具備高度的仿生化設計（Anthropomorphic Design），緊湊的結構尺寸以及良好的輕量化設計（1518g）。同時齒輪與滾珠絲杠的傳動方式也帶來了極佳的可靠性與穩定性。
相關鏈接：
RIC Arm
參考文獻：
Lenzi, Tommaso, James Lipsey, and Jonathon W. Sensinger. "The RIC Arm—A Small Anthropomorphic Transhumeral Prosthesis." IEEE/ASME Transactions on Mechatronics (T-MECH) 21.6 (2016): 2660-2671.
相關視頻：
https://www.zhihu.com/video/970463490092253184
23. SSSA MyHand
來源：
Scuola Superiore Sant Anna，義大利，科研；
驅動類型：
欠驅動，齒輪/四連桿；
特點：
SSSA MyHand 作為在假肢領域應用的機械手，高度集成在手掌上的3個電機，通過合理與精巧的傳動機構的設計，使得整隻手具備靈活的手指運動能力與良好的抓取功能性。同時還具備以下性能上的亮點：
1. 輕量化設計——478g
2. 極佳的魯棒性——大拇指指尖31N輸出力
3. 手指閉合的高速響應能力——<370ms
參考文獻：
Controzzi, Marco, Francesco Clemente, Diego Barone, Alessio Ghionzoli, and Christian Cipriani. "The SSSA-MyHand: a dexterous lightweight myoelectric hand prosthesis." IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 25, no. 5 (2017): 459-468.
相關視頻：
https://www.zhihu.com/video/970458749387829248
24. Michelangelo Hand
來源：
Ottobock，德國，商業產品；
驅動類型：
欠驅動，凸輪連桿；
特點：
Michelangelo Hand 是德國巨頭Ottobock公司收購BeBonic之前，在假肢領域的旗艦產品——其具備高度的仿生化設計（其中有一款肉色配色基本外觀上與人手無異），746g的輕量化設計與全系統的高度集成化。整隻手使用2個定製的Maxon EC45電機，通過精巧的傳動機構設計與合理的手指運動-電機分配（DoA Arrangement），使得其能夠滿足殘障人士絕大多數的生活需求。
相關鏈接：
https://www.ottobockus.com/prosthetics/upper-limb-prosthetics/solution-overview/michelangelo-prosthetic-hand/
相關視頻：
https://www.zhihu.com/video/970457464345366528
25. Vincent Hand
來源：
Vincent Systems GmbH，德國，商業產品；
驅動類型：
欠驅動，蝸輪蝸桿；
特點：
Vincent Hand 首先作為在假肢領域應用內的機械手，其具有高度的仿生化設計，同時鑒於這隻手在手掌部分集成了6個電機與相應的驅動電路和機械傳動機構，其高度的機電系統的集成度可見一斑（由於是商用機械手，其內部的結構和電機的相關選型無法從相關文獻得知）。高數量的DoA (Degree of Actuators)使得Vincent Hand 具有很好的靈巧性與抓握魯棒性。
相關鏈接：
Vincent Systems GmbH
相關視頻：
(這是家德國公司，抱歉只能找到德語的)
https://www.zhihu.com/video/970461523822526464
26. i-limb ultra Hand
來源：
Touch Bionics，英國，商業產品；
驅動類型：
欠驅動，蝸輪蝸桿；
特點：
i-limb ultra hand 同樣的作為假肢領域的機械手具有良好的仿生化設計，高度獨立集成了5個電機使得其具有良好的靈活性與抓取魯棒性。這隻假肢手作為商業產品比較具有特色的是其封裝好的控制軟體做的比較完善，其支持：
- 移動手機端APP的手勢控制（Gesture Control）;
- Apple Watch端的預編程和自定義的抓取控制；
- 電生物肌肉信號（EMG）控制；
- 支持藍牙通信；
相關鏈接：
i-limb ultra | Touch Bionics
相關視頻：
https://www.zhihu.com/video/970457506568470528
27. RII Hand
來源：
UM-SJTU Joint Institute，上海交通大學，中國，科研；
驅動類型：
欠驅動，蝸輪蝸桿+旋轉柔性軸；
特點：
RII Hand 作為一款欠驅動機械手，首先具有很好的仿生設計（Anthropomorphic）特性，並通過巧妙的機械構造實現了：抓取姿勢協同效應的理念（Postural Synergies）。
具體來說，整隻手具有19個自由度（DoF）和13個運動輸入（通過旋轉柔性軸實現傳動），而這13個能夠主動控制的DoA使得整隻欠驅動機械手具備了強大而靈活的"手掌操作"的能力（In-Hand Manipulation）。
比較新穎的一點的是，RII Hand 通過精妙的行星齒輪傳動裝置的設計，13個能夠主動控制的DoA實際上僅由2個電機驅動。
參考文獻：
Xu, Kai, Huan Liu, Yuheng Du, and Xiangyang Zhu. "Design of an underactuated anthropomorphic hand with mechanically implemented postural synergies." Advanced Robotics 28, no. 21 (2014): 1459-1474.
相關視頻：
https://www.zhihu.com/video/970462526006312960
28. Metamorphic Hand
來源：
Kings College London (KCL) & 天津大學，英國&中國，科研；
驅動類型：
欠驅動，Tendon Driven；
特點：
Metamorphic Hand 首先具備良好的仿生設計（Anthropomorphic）的特點，其名字的確切含義為「可重構機械手」或者「變胞機械手」——正如其名，這隻機械手的顯著特點是可重構的手掌（Reconfigurable Palm）設計。這隻手的手掌是一個包含五個鏈接的球形五連桿機構，通過可重構機構在機械手上的應用，可以顯著提高機械手的靈巧性和多功能性。
參考文獻：
Wei, Guowu, Jian S. Dai, Shuxin Wang, and Haifeng Luo. "Kinematic analysis and prototype of a metamorphic anthropomorphic hand with a reconfigurable palm." International Journal of Humanoid Robotics 8, no. 03 (2011): 459-479.
相關視頻：
https://www.zhihu.com/video/970462127132217344
29. Allegro Hand
來源：
Wonik robotics，韓國，商業產品：
驅動類型：
全驅動，齒輪；
特點：
作為全驅動的機械手，這隻手具有16個關節自由度和16個具備角度位置反饋的驅動器單元，總重為1.09kg，從這個角度考慮而言，其系統的集成度和輕量化設計是非常優秀的。作為商業產品，其售價低廉並且使用通用的CAN介面，是一款非常適合廣大高校實驗室做科研的入門級機械手產品。
相關鏈接:
Allegro Hand is a low-cost and highly adaptive robotic hand.
相關視頻：
（一段EPFL使用Allegro Hand作應用的Demo）
https://www.zhihu.com/video/970462567424094208
30. Utah/MIT Hand
來源：
University of Utah/MIT，美國，科研；
驅動類型：
全驅動，Tendon Driven；
特點：
這隻手是1986年的產物，Google Scholar上的引用在1000次以上（在機器人硬體領域已經算是變態高的引用量了），思前想後很難找到這隻機械手的特點，實際上的原因是：一定程度上這隻手的出現奠定了後續機械手發展的基礎，諸如以下幾點：
- 仿生設計（Anthropomorphic）；
- 使用Tendon Driven的傳動方案，材料為滌綸纖維（Dacron fibers）；
- 全驅動的概念；
- 簡化而高效的大拇指結構設計；
參考文獻：
- Jacobsen, Steve, Edwin Iversen, D. Knutti, R. Johnson, and K. Biggers. "Design of the Utah/MIT dextrous hand." IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). Proceedings. vol. 3, pp. 1520-1532. IEEE, 1986.
- Jacobsen, Steve C., John E. Wood, D. F. Knutti, and Klaus B. Biggers. "The UTAH/MIT dextrous hand: Work in progress." The International Journal of Robotics Research (IJRR) 3, no. 4 (1984): 21-50.
相關視頻：
(年代久遠的視頻，畫質就感人了)
https://www.zhihu.com/video/970462817841758208
結語：
實際上還有非常多的的機械手作者沒有羅列到，但為了之後內容的進度和作者本身寫作的時間狀況，常見仿人機器手的種類介紹與性能展示就到此為止了。後續按照作者目前的打算，將會介紹以下的內容:
- 假肢機械手（Prosthetic Hand）和機器人機械手（Robotics Hand）的比較分析；
- 機械手全驅動與欠驅動方案的選擇與比較；
- 機械手機械傳動方案的選擇與比較；
- 關於欠驅動機械手DoA (Degree of Actuator)分配的利弊權衡；
- 3指骨欠驅動手指（Three-Phalanxes-Under Actuated-Finger）抓取的動力學分析;
- 待補充...
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