五指仿人机器人灵巧手DLR_HITHand_

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1、第45卷第11期机械工程学报Vol.45No.112009年11月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNov.2009DOI：10.3901/JME.2009.11.010*五指仿人机器人灵巧手DLR/HITHandII刘伊威金明河樊绍巍兰天陈兆芃(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001)摘要：基于机电一体化设计思想和最新的驱动技术，研制DLR/HITII仿人灵巧手。该灵巧手由5个相同结构的模块化手指和1个独立的手掌构成，每个手指有4个关节、3自由度，所有的驱动器和电路板均集成在手指或手掌内。采用新型的体积小输

2、出力矩大的盘式无刷直流驱动电动机、质量轻的谐波减速器、齿形皮带等的驱动传动方案，使手指的体积和质量得到显著减小；采用钢丝耦合传动方案，实现手指末端两个关节的1:1耦合运动；手指具有位置、力/力矩、温度等多种感知功能。层次化的灵巧手硬件结构由手指电气系统、手掌电气系统和PCI总线控制卡等组成，灵巧手具有点对点串行通信、CAN以及网络等多种通信接口。在灵巧手的外观设计中，将外观设计与灵巧手的本体设计融为一体，实现灵巧手与人手相近的体积和外观。5指灵巧手的质量为1.5kg，手指的指尖输出力10N。关键词：DLR/HIT灵巧手数字信号处理器现场可编程门阵列模块化中图

3、分类号：TG156Five-fingerDextrousRobotHandDLR/HITHandIILIUYiweiJINMingheFANShaoweiLANTianCHENZhaopeng(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract：Basedonthedesignideaofmechatronicsandthelatestdrivingtechnique,theDLR/HITdexterousrobothandIIisde

4、veloped.Thehandhasfiveidenticalmodularfingersandanindependentpalm.EachfingerhasfourjointswiththreeDOFs.Inordertodecreasethevolumeandmassofafinger,thenewdiscbrushlessDCmotorwithsmallsizeandlargeoutputtorque,andthetransmissionsystemwithtimingpulleysandtinyharmonicdriveareadopted.Byus

5、ingthesteelcouplingmechanism,thephalanxdistal’stransmissionratioisexact1:1.Atthesametime,themultisensorydexteroushandintegratesposition,force/torque,temperaturesensorsandsoon.Thehierarchicalhardwarestructureofthehandconsistsoffingerelectricunits,thepalmelectricunitandPCIboard.Theha

6、ndhasmultiplecommunicationinterfacesforpoint-to-pointserialcommunication,CANandnetwork.Insteadofextracover,thepackingmechanismofthehandisimplementeddirectlyinthefingerbodyandpalmtomakethehandsmallerandmorehumanlike.Thewholemassofthehandisabout1.5kgandthefingertipoutputforcecanreach

7、10N.Keywords：DLR/HITDexterousrobothandDigitalsignalprocessorFieldprogrammablegatearrayModularization[6][7][8]学、清华大学、哈尔滨工业大学等。一些进步*0前言主要体现在本体设计、传感器、控制以及抓取等方面。仿人灵巧手的研究已成为机器人领域的一个NASA手[1]由1个用于安装电动机和电路板的重要发展方向，随着应用领域不断扩大，相继诞生前臂、1个手腕和5个手指组成，共14自由度。该[1]了一些很有代表性的灵巧手，如NASA手、Gifu手在外形和尺寸上与人手

8、相似，且有冗余关节，在[2][3][4-5]手、UB