单关节驱动机器人手指的设计与验证：同步腱索路由

腱驱动的单关节驱动机器人手指通过减少执行器需求和简化机械结构，为灵巧操作提供了优势。然而，在紧凑形式下实现高承载能力和自适应刚性仍具有挑战性。本文提出了一种单关节驱动腱索机器人手指（UTRF），其采用同步腱索路由机制，通过机械方式将所有关节耦合并保持固定角速度比，从而实现单个执行器驱动整个手指。该方法显著减少了多指手臂所需执行器的数量，形成轻便且紧凑的结构，同时不牺牲刚性或柔顺性。推导了手指的运动学和静力学模型，考虑了腱索弹性，用于预测结构刚性。制作并测试了单指原型，在静态加载下，平均位移预测误差为1.0 mm（占手指总长度的0.322%），在3 kg拇指负载下的测量刚性为1.2×10^3 N/m。将其集成到五指机器人手臂（UTRF-RoboHand）中，表明在多样化场景中均能有效进行物体操作，确认了该路由方案在最小执行器数量下实现可预测的刚性和可靠的抓取性能。