機(jī)器人手腕的系列分享之一

人體手腕對(duì)手臂系統(tǒng)的靈活性有很大的貢獻(xiàn)，增強(qiáng)了靈巧性和操縱能力。然而，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都傾向于把更多的注意力放在手爪的開發(fā)上，而不是手腕系統(tǒng)的開發(fā)上。最近有研究表明，與手腕能力有限的高度靈巧終端設(shè)備相比，手腕的靈巧度增加可能對(duì)操作能力的貢獻(xiàn)更大。當(dāng)使用簡(jiǎn)單的末端執(zhí)行器時(shí)，或當(dāng)對(duì)象完全約束手的手指時(shí)，腕部的作用變得特別重要。

健康人的腕部是假肢腕設(shè)計(jì)的有效基準(zhǔn)，也是任何方位裝置都可以考慮的參考點(diǎn)。它能夠做3自由度運(yùn)動(dòng)，即旋前/旋后、屈伸和橈側(cè)/尺側(cè)偏移。每個(gè)自由度都是一組成對(duì)的運(yùn)動(dòng)，指的是每個(gè)自由度內(nèi)的正運(yùn)動(dòng)和負(fù)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于未受影響的腕關(guān)節(jié)，其最大活動(dòng)范圍通常在76度/85度、75度/75度和20度/45度之間，分別為旋前/旋后、屈伸和橈骨/尺側(cè)偏移。這些自由度是耦合的，意味著其中一個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)可以限制另外兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)范圍。

健康的人在日常生活活動(dòng)中只利用了每個(gè)關(guān)節(jié)全部活動(dòng)范圍的一部分。對(duì)這些“功能性”運(yùn)動(dòng)范圍的調(diào)查表明，它們介于65度/77度、50度/70度和18度/40度之間旋前/旋后、屈伸和橈骨/尺側(cè)偏移的自由度及其運(yùn)動(dòng)范圍如圖1所示。