一、机器人手的定义与意义 

    什么是机器人手？像人手的机器是一种，像人手功能的机器也算一种。像人手的机器是指它的外观、形状、颜色、造型、组成与人手相似。像人手的功能就比较广义了，例如抓取、操作、感知与手势表达等。也就是说机器人手是包含了机器人的，并不是机器人的一部分，它可能就是机器人本身。所以研究机器人手其实是在研究机器人，或者说是在研究人。人一定会成为这个世界更高级的主宰，必然要造出像人的和不像人的机器。人手是经过千百万年进化来的，有它的优点在，所以机器模仿人手是必然的一条路。

    仿人机器人手上学问很多，其中最重要的一点就是电机力量不够，体积还大。当电机数量多到5个、10个以上的时候就不好控制了，并且算法和控制都还没有提高到一定水平，很难实现人手一样灵巧的操作。因此这个时候就出现了欠驱动机器人手的概念。

     欠驱动机器人手在未来和现在一直都会存在，未来是否是主流可能未必，但现在是主流。因为现在机器人迫切的需要有人手的外观，同时又需要具备比较好的抓取性能，能够抓更多的物体，实现更多的手势，同时又能够实现轻松的控制。

二、机器人手的分类 

    目前已经造出了很多种机器人手，这些手大部分正在服役的是工业夹持器。工业夹持器手指根部有关节，可以运动，但手指中部没有关节。工业革命以来，它们就开始逐渐进入工厂，可以做到准确夹取专用零件，但是没有还达到人手这么灵巧。

     其次是灵巧手。灵巧手一般指具有3个以上手指和9个以上主动关节的手，大约在上个世纪八九十年代是最流行的，现在依然流行，但是灵巧手比较昂贵。

    第三个叫做特种手，我们一直都有，比如钢厂里用磁铁，在一般的物流企业里用吸盘，在小物搬运时可以采用静电吸附。特种手除了用吸盘、磁铁和静电等方式以外，可能还要结合他们，或者是他们的衍生种类。

    然后是最近的一个重要趋势，软体机器人手。软体机器人手已经超出了手指或关节的范畴，可以更加仿生地实现机器人手的功能。

    欠驱动手是驱动器数量少于关节自由度的手，外观上比较拟人，能够实现更好的抓取性能和更多手势。

    工业夹持器有一个特点，手指的中部一般没有关节，如果中部有关节，就进入了欠驱动手的概念。最近比较时髦的是做成像人的骨骼型的机器人，这种机器人最大的优势是特别像人的肌肉和骨骼系统。骨骼有3D打印、碳纤维或是钛合金、铝合金等金属材料，那么肌肉怎么办？我们用绳子来模拟，当然也可以用空气肌肉，这样就实现了远程驱动。这种用腱绳来驱动的就叫做绳驱机器人手，或称索驱机器人手。

    做一个机器人无外乎就是一种能量的传递、转换和消耗，同时进行控制，再结合传感器把内部和外部的物理量全部转化成电信号，利用控制器来做决策，是不是该抓取，是不是该移动，是不是按照某种轨迹来做电机和电机之间的协调。所以，广义的手包含机器人本体。

三、什么是灵巧手 

    70年代末80年代初，Utah大学工程设计中心和MIT人工智能实验室共同开发了UTAH/MIT手，四个手指可以灵活控制，这就是当时较早期的灵巧手。因为有了这个标志性的作品，引得全世界很多人都投入到灵巧手研究中。跟它同时代的还有斯坦福大学的教授Salisbury，跟卡内基梅隆大学的教授Mason写了一本书叫《机器人手与操作力学》（Robot Hands and the Mechanics of Manupulation），书上定义了什么是灵巧手。

    灵巧手是具有3个手指、9个以上电机主动驱动关节的手。为什么叫灵巧手？它从理论上可以达到人手的所有动作。但是人手为什么是5个手指？多几个手指是为了更加稳定。所以也有人做机器人手不仅仅是做刚好能够灵巧实现操作的手，很有可能为了稳定多做一点。

    哈工大和德国宇航中心合作开发的DLR/HIT系列手很高级，一代手能够做到体积非常小，传感器有90多个。II代手实现了更高的集成度，传感器略少一些，大量减少了手和手臂、机器人总控制器之间的线路，里面仍然比较复杂，每一个手指上都有FPGA控制单元，每一个指段上都有DSP控制模块。应该说做到了灵巧手的顶尖级别