Подавляющее большинство используемых сегодня роботов состоит из шести вращающихся (сочлененных) или скользящих (призматических) соединений с простым "эндеффером" для взаимодействия с заготовками.
Области применения варьируются от операций по подбору и размещению, перемещению камер и другого инспекционного оборудования до выполнения деликатных монтажных работ с использованием сопряженных деталей. Это, конечно, далеко не так причудливо, как в ранней научной фантастике, но полезно в таких разнообразных областях, как сварка, покраска, транспортировка материалов, сборка печатных плат, ремонт и проверка в опасных условиях.
Термин "рука" или "конечный эффект" используется для описания взаимодействия между манипулятором (рукой) и окружающей средой, исходя из антропоморфных намерений.
Подавляющее большинство рук простые: захваты (с двумя или тремя челюстями), клещи, щипцы, щипцы или, в некоторых случаях, устройства дистанционного управления.
Большинство из этих конечных эффекторов разработаны на специальной основе для выполнения конкретных задач с использованием конкретных деталей. Например, они могут иметь присоски для подъема стекла, которые не подходят для обрабатываемых деталей, или губки, управляемые сжатым воздухом для удержания металлических деталей, но не подходящие для работы с хрупкими пластиковыми деталями. Кроме того, сложность, с которой часто сталкиваются в применении, заключается в неуклюжести робота шести степеней свободы, оснащенного только этими простыми руками.
Неуклюжесть проявляется в следующем:
- Недостаток ловкости. Простые захваты позволяют роботу надежно удерживать детали, но не могут манипулировать захваченным предметом.
- Ограниченное количество возможных захватов приводит к необходимости частой смены конечных эффектов для различных задач.
- Большие движения плеча иногда необходимы даже для небольших движений конечного эффектора. Поскольку двигатели манипулятора робота все больше удаляются от торцевого эффектора, движение самых ранних двигателей происходит медленно и неэффективно.
- Отсутствие точного силового контроля, ограничивающего задачи сборки самыми элементарными.
Многопальцевая или сочлененная рука предлагает некоторые решения проблемы наделить робота ловкостью и универсальностью.
Способность многофункциональной руки перенастраивать себя для выполнения различных захватов снижает потребность в смене конечных эффектов.
Большое количество легких приводов, связанное со степенью свободы руки, обеспечивает быстрые, точные и энергосберегающие движения предмета, удерживаемого в руке. Точное регулирование силы движения при высокой пропускной способности также облегчается по тем же причинам.
Действительно, многопальцевые руки - это по-настоящему антропоморфно мотивированное понятие для ловких манипуляций: мы используем наши руки, чтобы расположить их в определенном пространстве, а затем используем запястья и пальцы для детального и сложного взаимодействия с окружающей средой.
Ученые преформируют пальцы в захваты, которые зажимают, окружают или иммобилизуют предметы, меняя захваты в результате этих действий. Одним из показателей интеллекта члена семьи млекопитающих является доля его моторной коры, предназначенная для управления руками. Эта фракция распознается по тщательному картированию тела на моторной коре нейрофизиологами, в результате чего образуется гомункул.
Для людей самая большая часть (30-40%) моторной коры предназначена для контроля рук, по сравнению с 20-30% для большинства обезьян и менее 10% для собак и кошек.