# How a Dexterous Robot Hand Works

How a dexterous robot hand bends its fingers and thumb with motors, tendons and touch sensors, and why teaching it to grasp is hard\.

By Kai Ma

Topic: Machines

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## Transcript

### 1. 一只会“动脑”的机器手

这是一只灵巧手：像人手一样有五根手指，还有一根能和其他手指相对的拇指。它靠三样东西一起工作：电机、像绳子一样的“肌腱”，还有会感觉的传感器。拖动画面，可以从各个方向看看它。

这台模型参考了真实的研究用灵巧手，例如 Shadow 灵巧手，大小和成年人的手差不多。

### 2. 手指是一串关节

每根手指由三节硬硬的“指骨”连起来，连接处是关节，像门上的合页一样只能朝一个方向弯。看食指从根部开始，一节一节弯下去。手指根部还多一个关节，能让手指左右张开。

最后两节是“联动”的：中间那节一弯，指尖那节就跟着弯，这样能少用一个电机。

### 3. 电机藏在前臂里

手指里几乎没有电机。就像你的手指肌肉大多长在前臂上，这只手的 20 个电机也都装在前臂里。每个电机转动一个小绕线轮，收紧或放松一根细绳。

握一下拳，再摸摸自己的前臂：你会感觉到里面的肌肉在动。

### 4. 拉一拉肌腱

这些细绳叫“肌腱”，从电机一路穿过手掌，连到每一节手指上。拉紧手心一侧的橙色肌腱，手指就弯下去；拉背面的蓝色肌腱，手指又伸直。用滑块拉一拉食指的肌腱吧。

绳子只能拉、不能推，所以每个关节都需要一对方向相反的肌腱。

### 5. 了不起的拇指

拇指有 5 个关节，比别的手指多。它能转到手掌前面，和其他手指的指尖碰在一起，这叫“对掌”。正是这个动作，让手能捏起一颗小小的方块。

试试不用拇指捡起一枚硬币，你就知道拇指有多重要了。

### 6. 会感觉的手

握东西时，指尖的触觉传感器会告诉控制器“碰到了”，关节里的传感器报告每个关节弯了多少。控制器每秒检查上千次，一碰到球就停止加力。所以它握得稳，又不会捏坏东西。

Shadow 灵巧手有 100 多个传感器，每秒最多读取 1000 次。

### 7. 轮到你了

点一点任意一根手指，它就会弯下或伸直。也可以在下面选一种抓法，看看整只手怎样配合。每个关节最快每秒只转约 120 度，所以握一次拳大约要一秒。

### 8. 难的是学会“怎么用”

造出关节、肌腱和传感器还不够，真正难的是教它用好这只手。研究人员先让它在电脑模拟里反复练习，再把学会的本领用到真手上。有团队就用这种办法，让一只灵巧手学会了单手转魔方。

人手有 27 块骨头，还有成千上万个触觉感受器，机器手还有很长的路要走。