针对以上难题，哈工大近期公开了一项名为《一种欠驱动手指及灵巧手》的新专利，此专利设计了一款全新的单电机欠驱动手指，它靠双腱绳耦合设计，能做出和人类手指类似的分段抓取动作，还自带了被动防撞能力，给轻量化五指灵巧手行业提供了一个新的方案。
传统机器人欠驱动手指一直存在动作死板的弊端。电机发力后，手指根部、中段、指尖同步弯曲，只要根部碰到障碍物停下，剩下的部位也会跟着停下，很难自适应抱住形状不规则的物品。人类手指抓取的逻辑是手指先整体趋近物体，等到指根抵住目标后，指尖与指节会随即弯曲，将物体裹紧。
这款新专利最核心的突破，就是用纯机械结构实现了类似人手的仿生时序抓取。其手指结构很精简，整根手指只装了一个电机，就可控制三个关节做出灵活动作，电机装在手指的基座部位，通过丝杠、滑块搭配两组独立绳索和复位弹簧来工作，两根绳索分工明确，互相配合联动，能精准实现手指的分段动作，最大程度控制了整体的重量和体积。
它的抓取过程和人手高度相似，刚开始电机带动结构运转，整根手指伸直同步靠近物体。当手指根部碰到物体被挡住、没法继续移动时，电机不会停，会继续带动滑块滑动，收紧控制手指中段的绳索，让中段关节弯曲。除此之外，它还用了特殊的波浪式走线设计，能顺着你发力的方向拉紧指尖的绳索，让指尖还能继续弯曲，把东西包住之后稳稳抓起来。
市面上的普通欠驱动仿生手指基本用一根绳子拉动，此专利的设计是双绳子配合一起联动。没碰到东西的时候，手指所有关节会一起活动，一旦指尖碰到物体，最前端的关节会自动做出动作。这种状态切换是靠机械结构自主完成，不需要额外安装外部传感器，也不用设计复杂的算法，控制成本和硬件成本都能降下来。抓完东西复位的设计也很有意思：电机反向转松开绳子，靠弹簧的力量，先把手指中间那节拉直，再打开指尖，最后整根手指平稳回到一开始的位置，整套动作做下来流畅又稳定。
此外，这款灵巧手手指还有的一个很大的亮点是自带被动防撞功能。人手撞到硬东西会自动缩回来缓冲。这款手指也复刻了这个特性，如果是指尖先碰到东西，指尖的绳索就会变松，指尖会反向转动卸掉撞击的力，如果撞击的位置在手指中段，中段会自动往后退让，与此同时还会带着指尖一起做缓冲。在外力撤走之后，弹簧就能带着手指自动回到原来的位置，整个过程不需要电机还有控制系统干预。
市面上多数防撞手指，缓冲方向和抓取方向一致，很容易出现抓取物品时，物体挤压导致手指松脱、掉落的问题。而哈工大这款设计，防撞退让方向和抓取方向相反，两套动作互不干扰，防撞的同时也不会影响抓取稳定性。
腱绳走线细节可以直接决定手指顺滑度与寿命。这款手指的设计把使用和维护的难度也降低了，绳索用波浪式滚轮走线，把原来的硬摩擦改成了滚动摩擦，更顺滑，也更耐用，而且两根绳索各配了独立的张力调节结构，能单独校准松紧度，互相不会干扰，方便工厂批量生产，后期做检修调试也更省事。与此同时还加了限位和防脱结构，能防止绳索跑偏，也能避免手指过度翻转卡住，保障设备稳定运行。
跟同类产品比起来，它的耐用性更显优势，目前市面上不少仿生手指靠绳索自身弹性来切换动作，可时间一长，绳索容易老化变形，造成抓取不准、动作偏移，此专利依靠硬质限位结构触发动作切换，拉绳仅传递拉力，长期使用抓取顺序更稳定，疲劳漂移更小。
从整体设计来看，这根手指最突出的特点是只靠纯机械结构就实现了仿生抓取的时序控制，降低了对算法的依赖。传统灵巧手要完成“基指先动、接触障碍物后再由远端关节包络物体”这一套动作流程，一般都必须装力传感器，用来实时捕捉接触信号，再由控制器统一给各个关节发运动指令，这套设计方案就不一样，它通过限位机构、弹性预紧结构与双腱绳耦合机制，直接把整套动作逻辑固定在了硬件里面，这样做之后，需要用到的传感器数量大幅减少，整个设备的制造成本会明显降低，控制系统的设计难度也相应简化。未来把它装到五指灵巧手上之后，或许可以广泛应用于物件分拣、设备装配等场景，而且它成本低适配性好，也会大幅拉低点点赞助灵巧手的落地门槛。
当然，专利≠样机量产。这款方案也有缺点，丝杠结构会占掉手指内部的空间，腱绳驱动方案固有问题依然存在，用的时间长了绳索会磨损变形，得定期调试拉紧绳索，此外目前这款只能适配包裹式抓取，精细捏取的能力还不够，得等后面慢慢测试优化。不过，此专利产品后续若能完成样机验证会给人形灵巧手提供一条低成本路线。
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