3.3 Sensor system

The mechanical system describes how the hand looks like and what kind of components it is made of. The sensor system of a robot hand provides the feedback information from the hardware back to the control software. This is necessary to perform a closed loop control of the fingers or a grasped object. Three types of sensors are used in robot hands [7,8]:

• Gripper state sensors determine the position of the finger joints, and hence the finger tip, and the forces which act upon the finger. Knowing the exact position of the fingertip makes precise position control possible, which is necessary for dexterous fine manipulations. With the knowledge of the forces applied to a grasped object by the fingers it is possible to grasp a fragile object without breaking it.

摘要：近年来，世界各地都在研究各种各样的机器多指夹具或手。许多不同的研究方向已经被采用，其中有拟人化和非拟人化的。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁，单调的操作，如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的，有时候还要用行车员工件，生产速度大大延缓，这种情况采用机械手是很有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。更显其优越性，有着广阔的发展前途。人们不仅对这些系统的机械结构进行了研究，也对必要的控制系统进行了探索。以人的手为例，这样的机器人系统可以用自己的双手去抓不同的物体而不需更换夹具。这样具有运动学上的特殊能力的的机械手，类似于小质量和惯性平衡转换这些方面，将复杂而非常精细抓取动作转换为在自己触手可及的范围内的一个目标。这样复杂的转换是以抓取操作所需要的抓住旋转一个对象周围的四个角和轴，并不是放置这个对象或再次拿起它。在这篇文章中大体概述了如何设计这样的机械手，以及介绍此类机械手的一个例子，卡尔斯鲁厄灵巧手II。然后，本文将介绍一些新的想法，这将被用来建立一个全新的机器人手的人形机器人使用流体致动器的介绍。

关键词：多指手爪、机械手、精细操作、机械系统、控制系统

1、介绍

“人形机器人”项目于2001七月在卡尔斯鲁厄成立，目的是开发一个机器人系统，它与人类在“正常”的环境中，如厨房或起居室进行合作和交互。这样的机器人系统，其目的是支持人类在非专业，非工业环境，包括许多其他的情况下，能够把握对象的不同大小，形状和重量。而且它也必须能够精细地操纵被抓住的物体。如此大的灵活性只能由机械手系统完成，即所谓的多指机械手或机器人。

人形机器人，将建立在上述研究项目，将装备这样一个机器人手系统。这个新的方面将有两个机构合作建立知识产权（过程控制和机器人研究所）在卡尔斯鲁厄大学和IAI（计算机应用科学研究院）在卡尔斯鲁厄研究中心。这两个组织都有经验，建立这样的系统，但从稍微不同的观点。

到目前为止所采取的方法，将介绍和讨论在以下几节中，因为它建立了人形机器人的新手的基础。

2、机械手的一般结构

机器人手可以分为两个主要子系统：机械系统和控制系统

机械系统，在第3节中进一步描述，可以细分为：

—机械设计

—执行系统

—传感器系统

第4节描述的控制系统至少包括：