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::產品概述::
Freedom H5R/LW2 靈巧手
本靈巧手模仿人手的自由度分配及相關運動學參數進行設計的靈巧手，整手的手指設計采用了模塊化的思想。
整機重量輕，單指指尖抓取力強，五指靈巧手作為人體機器人或者機械臂末端操作工具，在工業生產的特殊環境中，對復雜形狀的物體進行自適應抓取，以及復雜任務的操作。該靈巧手，憑借指尖末端多陣列壓力傳感器，可高精度地執行多種抓取操作。使五指靈巧手可以智能完成大部分的人體手部抓取動作。除了開啟抓取和操作任務的全新領域之外，該五指靈巧手還為在五指機械手的常用手勢基礎上進行人與機器人的交流開創了無限可能。主要應用于各高校、科研研究所、高科技公司以及殘疾人假肢手應用等行業的深度研究和開發融合。
技術特征：
五指靈巧手采用5指設計，混合傳動的方式，其中拇指3個自由度（旋轉，側擺，彎曲），食指2個自由度（側擺，彎曲），中指2個自由度（側擺，彎曲），無名指1個自由度（彎曲），小拇指1個自由度（彎曲）共9自由度，可達到完美模擬人手。指尖配置多陣列觸覺傳感器，主控板收集采傳感器數據，通過力控算法可以實時感知抓握力度，可高精度地執行多種抓取操作，使五指機械手實現智能抓取。五指靈巧手可以完成大部分的人體手部抓取動作和常用的人體的手勢動作。開啟抓取和操作任務和機器人手勢交流的全新領域。
連桿靈巧機械手有左手和右手兩種版本。使用12V直流供電，適合移動應用。通過定義的接口可輕松連接市場中標準的工業機器人和輕型機器人。?
指標 | 參數 | 指標 | 參數 |
名稱 | 五指靈巧手 | 響應速度 | 1ms |
自由度 | 9 | 凈重 | 875g±10g |
額定電流 | 5A | 額定電壓 | 12V |
額定功率 | 60W | 額定負載（單指/四指抱拳） | 3kg/10kg |
通信接口 | /RS485/CANFD | 額定負載下速度 | 90度/0.8s |
觸覺傳感位置 | 指尖，手掌（選配） | 觸覺反饋 | 16點陣列壓力傳感器 |
觸覺傳感器范圍 | 0-3N(單點) | 位置反饋 | 支持 |
主要內容
該章主要描述靈巧手設備安裝
l?設備配件
l?設備連接
五指靈巧手設備附件主要包括：USB轉串口、電源適配器、WIFI模塊（可選配）。
1.?USB轉串口:
圖. 3-1?USB轉串口
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2.?電源：采用直流12V開關電源適配器作為工作電源。? ?
圖. 3-2?電源
3、Wif模塊：WIFI模塊，實現無線傳輸（可選配）。
4、安裝底座及固定螺絲：可根據客戶要求進行尺寸設計和定制。
通信接口在靈巧手底部，接口定義如圖3-3所示
圖3-3接口定義
靈巧手連線圖如下圖3-4所示：
圖. 3-4設備連接示意圖?
主要內容
該章主要描述靈巧手機械結構
l?外觀尺寸
l?自由度詳解
l?觸覺傳感器
五指靈巧手模仿人手的自由度分配及相關運動學參數進行設計的靈巧手，整手的手指設計采用了模塊化的思想，整手尺寸高222mm，寬度為124mm,厚度142mm，重約875g。外觀圖如下所示：
圖 4-1靈巧手外觀尺寸
靈巧手具備9個主動自由度
拇指旋轉：拇指整體向食指方向側向運動，運動角度范圍0°到90°
拇指側擺：拇指整體靠近掌心運動為正，掌心方向為負，運動角度范圍-45°到45°
拇指彎曲：拇指第三指節向內測彎曲，運動角度范圍0°到90°
食指側擺：食指可以向拇指方向進行側擺角度范圍0到10°，食指也可以向中指方向進行側擺角度范圍0°到-10°
中指側擺：中指可以向食指方向進行側擺角度范圍0到10°，中指也可以向=無名指方向進行側擺角度范圍0°到-10°
無名指和小拇指第2和3直接是耦合運動的角度運動范圍0°到90°
拇指旋轉示意圖如圖4-2以及4-3所示：
圖4-2
圖4-3
拇指側擺示意圖如圖4-4所示
圖4-4
拇指彎曲示意圖如圖4-5所示
圖4-5
食指和中指分別具有兩個自由度，側擺和彎曲側擺動如圖4-6所示彎曲如圖4-7所示
圖4-6
圖4-7
無名指小拇指只有彎曲角度，彎曲角度示意參考圖4-7
觸覺傳感器采用靈敏度高弛豫時間低的柔性壓敏材料、穩定性高的“柔性-非柔性”界面過渡材料、彈性好機械強度高的柔性包覆與支撐材料、節點間的柔性（非撓性）互連材料為主要本體材料，同時結合CMOS工藝技術，通過在CMOS觸覺傳感器讀出芯片基底上沉積聚合物材料，實現復合傳感結構，構成單片的觸覺傳感單元（即節點）；并采用柔性技術實現傳感單元間的互連與信號讀出。首先采用彈性好、可塑性強的聚二甲基硅氧烷聚合物作為基材，碳納米管作為壓敏性復合材料的導電填料，合成具有壓阻特性的新型力敏復合材料，制備成具有良好的柔性、抗疲勞性強、動態范圍大、陣列單元多等特點的陣列式柔性觸覺傳感器。然后將觸覺傳感器、超寬動態范圍的讀出電路、階梯式分辨率的傳感器接口電路、信號處理主芯片進行集成組成完整的傳感系統。
指尖觸覺傳感器設計上下面電極為“四橫四縱”形式，從而將整塊壓敏材料自動分割成4×4矩陣形式具有16個陣列點，即16個壓阻單元，其單元位置及編號示意圖如圖4-8所示；靈巧手手指傳感器實物抓取中實時返饋如4-9
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圖. 4-8?
圖4-9
觸覺傳感器可以通過計算得到單位面積收到的壓強值，單位是千帕，也可以根據觸覺傳感器的點云信息得到當前物體收到的切向力方向，應用軟件會將壓強，切向力和受力面積顯示到圖4-9中。
主要內容
該章主要描述設備的軟件操作
l?操作界面
l?通信配置
l?運動參數
l?控制
l?演示
l?曲線
軟件啟動后，軟件主頁面由通信設置、運動參數，反饋信息，功能頁構成。功能頁包括控制、演示、曲線。
圖. 5-1?軟件主界面
通信設置中的單選按鈕可以選擇當前使用的通信方式485需要設置項為端口號和波特率
端口號：可以從設備管理器中查詢，端口號參考圖5-2所示括號內部的為端口號
圖5-2
波特率：出廠默認波特率是115200，可以通過通信設置軟件進行修改，修改過程如圖5-3所示，點擊修改之前可以選擇波特率以及修改ID值
圖5-3
選擇CAN單選框后會出現兩個波特率選擇，下面的波特率為數據波特率一般默認波特率為1M數據波特率為2M，本靈巧手控制軟件支持CANFD設備如圖5-4所示
圖5-4
運動參數可以分別設置靈巧手9個自由度的速度，電流，如圖5-5
速度范圍1-100（速度百分比）
電流范圍15-150，對應電流值150-1500 （單位毫安）
圖5-5
靈巧手運動控制功能頁分為手指傳感器顯示、手掌傳感器顯示、運動控制、當前角度、力控，5部分組成。
通過滑塊或者數值輸入調整各個運動關節需要發送的數值后，點擊控制按鈕即可根據設定的關節角度進行控制，點擊復位所有關節回到初始化狀態。操作區域如圖5-6所示
圖. 5-6?
通信連接后靈巧手發聵的角度信息會在圖5-7紅框區域中的控件上進行顯示
圖5-7
圖5-8兩個紅框區域為傳感器顯示區域，顯示內容包括壓強（千帕），壓力（毫牛），受力面積（平方毫米），按壓區域點位分布。
圖5-8
力控功能需要先進行力控閾值設定，閾值單位為千帕，設定范圍為5-150。
圖5-9
演示功能頁分為快捷演示，循環演示，力控演示，以及動作序列表幾部分組成。如圖5-10所示
圖5-10
常用指令面板：分別點擊1、2、3、4、5、6、7、8、9、拳、OK、贊，可以對上述動作進行快速的演示。
圖. 5-11?
循環演示按鈕前面的兩個參數對應列表的行數，循環演示功能是從列表兩個行號的內的動作序列進行循環演示?？梢酝ㄟ^雙擊表格內的單元格進行修改按回車進行保存。操作區域如圖5-12所示。
圖. 5-12?
力控演示中握手以及抓氣球為電流力控方式實現的，點擊握手后拇指會轉動到一定角度其余四根手指緩緩彎曲。點擊松開靈巧手先張開然后拇指進行轉動。點擊抓氣球后拇指進行轉動后與食指和中指行程三指捏的姿態，在運動期間放入氣球會重復進行捏，松，捏的邏輯。操作區域見5-13
圖5-13
曲線顯示功能頁包括，顯示設置，曲線顯示區域以及多條曲線勾選顯示。顯示設置中分為類型選擇和部位選擇，類型選擇提供可選擇項包括傳感器、壓強、電流，部位選擇，如果類型選擇是傳感器和壓強，部位選擇分為大拇指，食指，中指，無名指，小拇指，手掌1-7行，類型選擇是電流，部位選擇分為大拇指，食指，中指，無名指，小拇指。操作界面如圖5-14所示
圖5-14
主要內容
該章主要描述靈巧手產品維護
l?機械維修
l?電氣維護
1.機械磨損：需要定期檢查磨損情況。在長期使用過程中主要有以下幾類磨損。
部件斷裂損壞：由于承載很高的載荷，導致運動部件損壞失效，此類故障需要技術支持人員進行修復，更換運動部件。
2.指尖脫落：
指尖包覆觸覺傳感器的硅膠層在長時間抓取過程中容易脫膠脫落，此類故障需要技術支持人員進行修復，更換硅膠包覆層。
1.觸覺傳感器故障
觸覺傳感器壓電層使用了FSR壓敏材料，該傳感器容易發生的故障仍然為數據采集線松動的問題，導致接觸不好。發生該故障后，需要技術人員更換傳感器。
2.觸覺傳感器無數據
觸覺傳感器數據走線在手指狹小的空間經過多次軸纏繞，在長時間運動控制過程中細小的數據線可能會壓斷失去通訊。發生該故障后，需要技術人員拆卸更換通訊線。
1.?使用前先閱讀用戶手冊，對產品有一個大概的了解。
2.?靈巧手本身帶有斷電記憶位置功能，所以每個手指是鎖定狀態，切記不能用力掰動手指。
3.?進行靈巧手手控制時需要注意，執行拇指旋轉后，拇指與食指進行彎曲操作要進行小角度人為判斷是否會出現干涉，不能直接運行沒有進行實驗的彎曲角度值。
4.?修改力控角度時需要注意，拇指旋轉角度非0的情況下，拇指與食指彎曲角度設定值需要進行人為判斷是否會出現干涉，不能直接設定
5.?不能進行私自拆解操作，否則不提供售后服務
6.?如需將手安裝置機械臂或執行器末端，應避免觸碰損壞
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