来源笔记
MM-Hand: A 21-DOF Multi-modal Modular Dexterous Robotic Hand with Remote Actuation
摘要
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。