欠驱动机械手的机械本体部分由4个手指、手掌、连杆、弹簧、驱动系统等构成。欠驱动机械手抓取物体时具有自适应能力,可以根据物体形状的不同各个手指自适应包罗物体,从而实现稳定可靠抓取物体。机械手的四个手指通过四个带有弹簧的传动连杆和一个长的带有丝杠螺母横向推杆相连,从而实现一个电机驱动四个手指的目的。欠驱动机械手既可以用手指末关节指面捏取的方式抓取物体,又可用欠驱动的方式完成包络抓取.采用电机驱动方式,机构简洁高效,结构紧凑,维护方便。
欠驱动机械手手指传递运动和动力的方式目前主要是采用滑轮和绳索机构,凸轮和腱机构,也可以采用钢丝软轴加螺旋传动或者四连杆机构传动。前三者的主要问题是传动的功率损耗大、效率低、抓持力小;而连杆传动的效率高,产生的抓持力大。本文所设计的欠驱动机械手就是采用四连杆机构作为欠驱动机构,由于机械手的手指有三段指节,所以每一根手指上采用两个串联的四连杆机构。现有的多指机械手手指的运动副数目一般为3个或者4个,但实际上3个自由度就能保证手指末端实现一定范围内的任意位置,并且这个时候没有冗余的关节;单从手指来说,虽然不存在抓取和操作物体的灵活性问题,但可以使机械手结构简单、控制方便,经综合考虑,本文的欠驱动机械手除大拇指外每个手指采用3个关节;由于大拇指在抓取物体时承受辅助作用力,其位置要求也不高,故取2个指节,但其结构设计和驱动方式和其它手指相同,只不过少1段直节和一个四连杆机构。通过对人手抓取物体的方式分析,大致可以将人手的抓取方式分为:手掌接触抓取、手指内侧接触抓取、手指侧面接触抓取和混合抓取等。而多指机械手对物体抓取实际上是实现不同抓取方式之间的转换的运动。实际上绝大部分手在抓取物体时都可以不用5个手指同时抓,而只用3个手指就可以实;但出于结构和抓取物体稳定性方面考虑,以及在满足抓取物体时可实现自适应包罗物体的前提下,该机械手的手指数目取为4个。