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source: arxiv
url: http://arxiv.org/abs/2604.17245v1
published_at: '2026-04-19T04:12:04'
authors:
- Zhuoheng Li
- Qingquan Lin
- Checheng Yu
- Qiangyu Chen
- Zhiqian Lan
- Lutong Zhang
- Hongyang Li
- Ping Luo
topics:
- dexterous-manipulation
- robot-hand
- remote-actuation
- tactile-sensing
- stereo-vision
relevance_score: 0.86
run_id: materialize-outputs
language_code: zh-CN
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# MM-Hand: A 21-DOF Multi-modal Modular Dexterous Robotic Hand with Remote Actuation

## Summary
## 总结
MM-Hand 是一款开源的 21 自由度灵巧机器人手，通过远端电机汇流盒带动长距离 tendon-sheath 线缆驱动手指。这个设计用一定的延迟和摩擦换来了更低的手部质量、更大的内部空间、更容易维护，以及更多可放在手内的传感器。

## 问题
- 高自由度机器人手需要很多执行器和传感器，但把电机放进手里会增加质量、占用空间，并在末端执行器附近产生热量。
- 远端腱驱动可以把电机移出手部，但长 tendon-sheath 路径会带来摩擦、迟滞，以及随机械臂运动变化的长度误差，影响控制精度。
- 一只适合研究的实用机械手还需要便于搭建、维修，并能方便地扩展传感硬件。

## 方法
- 论文构建了一只 **21 自由度、5 指** 的机械手，采用远端腱驱动。大多数关节使用 **单腱弹簧回位** 设计，拇指基部旋转使用 **双腱拮抗** 结构。
- 论文分析了两类主要传输效应：**腱长变化**，它来自总护套弯折角；以及按 capstan 模型描述、随弯折角指数增长的 **摩擦损失**。
- 机械结构采用 **模块化 3D 打印** 设计，指骨分体、内部走线空间，以及掌内的 **快速腱连接器**，这样更换手指或护套时不必重新布线整个系统。
- 传感部分包括 **关节编码器、触觉传感器、电机侧反馈和掌内双目摄像头**。控制使用 **装在关节上的绝对编码器和 PID 闭环控制**，而不是依赖精确的前馈腱模型。
- 系统对弹簧回位关节使用 **软件预紧**，当编码器读数显示松弛时，会把腱重新卷回。

## 结果
- 该手在 **1 m 远端护套** 下的指尖力达到 **25 N**，在 **0.1 m 护套** 下约为 **33 N**；也就是说，这组测试里更长的走线让峰值力少了约 **8 N**。
- 在阶跃响应的关节控制中，报告的 **稳态误差低于 0.1°**，由于 tendon-sheath 摩擦，从电机开始动作到关节开始运动大约有 **0.2 s** 延迟。
- 动态跟踪实验在一个关节上施加了 **0.5 Hz 正弦指令**，持续 **20 s 以上**，分别在机械臂固定和机械臂在工作空间内运动时测试。机械臂运动时跟踪变差，但论文指出，摩擦造成的延迟影响比机械臂运动扰动更大。
- 摩擦实验测试了 **4 种护套**、**0° 到 180°** 的包覆角，以及 **10 到 100 mm** 的盘直径。测得的动摩擦随弯折角变化，符合论文预测的 **指数趋势**；作者基于摩擦和结构简洁性的平衡，后续测试选用了 **金属弹簧管**。
- 该手还用 **RAFT-Stereo** 展示了 **掌内双目深度感知**，但摘录里 **没有给出深度精度的量化数值**。

## Problem

## Approach

## Results

## Link
- [http://arxiv.org/abs/2604.17245v1](http://arxiv.org/abs/2604.17245v1)