機器人圈子里有個段子，一旦發(fā)生了機器人動亂，你只要在家關好門就能自保，因為現(xiàn)在的機器人還不會開門。盡管目前的機器人在精度、速度、一致性要求很高的任務上表現(xiàn)優(yōu)異，但它們仍不能很好地完成操縱門把手這樣日常生活中的基本任務。這是由于人類根據(jù)自己的身體特點創(chuàng)造了人造環(huán)境的大部分設計，而機器人要能在其中實現(xiàn)自主導航、操作，就必須擁有和人類一樣的感知能力和一雙靈巧的手， 而這也恰是自然界中最精密復雜的機械結構。

目前對于機械手的研究和應用十分火熱，而抓取一直是其中最為重要的研究熱點。最近，比薩大學和意大利理工學院的研究人員開發(fā)出了一種非常簡單但功能強大的機械手，叫作SoftHand 2，只需兩臺電機即可運行。而著名的靈巧機械手Shadow Dexterous則需要20個馬達，和昂貴的價格。

像其他機械手一樣，SoftHand2也是通過“肌腱”的原理，也就是利用線纜來拉動手指，但線纜以一種更新穎的方式排列。它不使用一串電纜連接到單個手指，而只使用一條驅動纜繩通過滑輪組迂回連接每個手指。這看起來雖然沒那么靈活，但是能夠極大地減少成本和功耗。

機械手SoftHand2的結構，驅動方式和纜繩纏繞方式

在最初設計這一機械手時，研究人員只用了一個電機構建一個更簡單的版本，SoftHand。負責系統(tǒng)開發(fā)的機器人專家Cosimo Della Santina表示“只用一個電機實現(xiàn)控制的基本思想在于當你轉動馬達時，肌腱的長度會縮小，這樣就會迫使手掌合攏”。

由于關節(jié)的彈性，會讓肌腱和手指再次舒展成平坦的手掌。如果你想用它來抓球，效果會很好。但因為手指們需要或多或少的一致移動，但這樣的構造不足以進行精細的操作任務。

SoftHand2的各種手勢

通過增加一個電機，SoftHand 2能夠顯著地提高靈活性。讓我們來看看上面的圖片，每個肌腱的末端都會連接到手腕上兩個馬達中的一個。如果以相同的方向運行電機，肌腱的長度會縮短，那么就能得到圖中a、b、c、d的手勢，這與單電機版本的SoftHand原理相同。反之，如果在相反的方向上運行電機，那么就會出現(xiàn)e、f、g、h的手勢，一個電機會釋放肌腱，而另一個電機則將它卷入。

兩個電機不同的驅動狀態(tài)和對應的手勢，以及一些應用

Della Santina 說，“如果一個肌腱穿過了很多的滑輪，那么肌腱的張力就會變得不恒定”。比如，如果一個電動機正在拉動，則肌腱末端的張力會提高。如果這時候另一個電機正在放出肌腱，那么該方面的張力會降低。通過這種方式利用張力，SoftHand所需的控制電纜要比典型的機械手要少得多，同時仍然可以讓所有這些手指擺動。

你看看上面的GIF動畫，就可以看到明顯感受到添加一個額外電機產(chǎn)生的差異。左邊只有一個電機，右邊用了兩個電機。單電機版本簡單粗暴的抓取方式需要讓所有的手指包裹住球。然而，兩個電機版本可以讓肌腱的張力不同，從而可以更靈巧的只用兩個手指捏住球。 手指捏的紙幣效果也一樣，如下。

盡管SoftHand只使用了兩個電機，但它仍可以完成一系列令人印象深刻的操作。

它還可以和各種機械臂組合實現(xiàn)更復雜的功能。

它可以伸出食指來拉開工具箱，或將一張紙從桌面上拖下來，甚至還可以擰開罐子。

工作累了來杯茶

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卡內基梅隆大學的機器人專家Lerrel Pinto說，“要讓機器人能夠學習并執(zhí)行炫酷的任務往往要求系統(tǒng)十分可靠且相對復雜，但這通常也就意味著高昂的價格。SoftHand機械手能夠做到價廉物美實屬不易，相對而言，它是經(jīng)濟實惠的，因為越多的電機意味著成本越高。但它能夠用于自主學習嗎？它足夠可靠和魯棒嗎？能夠勝任成千上萬次的抓取嗎？這些實際應用中的問題都有待更深入的研究。”

SoftHand2對于實現(xiàn)一些需要靈巧操作的場合十分有用，雖然不能像更復雜的機械手一般靈活，但它通過簡單的方式提供了更靈巧的抓取功能。相信隨著研究的深入，它會給我們更驚艷的表現(xiàn)。

如果你也想做一只這樣靈活的額機械手，那么看看下面的圖紙和論文，操練起來吧~~