开篇：机械手设计挑战——仿人机器人设计领域上的高峰

机械手——作为机器人的末端执行器(End-Effector)，在上身操作和抓取任务过程中起到至关重要的作用。但由于真实人手的高自由度、结构紧凑、复杂等特征，绝大多数机械手都无法完美“复制”人手的功能，其设计和功能都是在某些特定场合和功能要求下的简化和权衡。
作为机械手设计系列文章的开篇，这篇文章将主要谈谈传统的机械手在设计上现有的不足与需要面对的挑战。

1.高自由度的灵巧性：
我们首先抛开主动控制（Active Control）和被动适应(Passive Compliance)这两种类型的自由度不谈，也抛开全驱动（Fully-actuated）和欠驱动（Under-actuated）这两种自由度的驱动方式不谈，我们先来粗略分析一下真实人手的自由度(Degree of Freedom)。


如果我们定义每根手指闭合屈曲(Flexion)的方向为Pitch，那么:
对于Pitch方向的自由度：食指-中指-无名指-小拇指-大拇指每个都有3个，所以总计为3*5=15个，如上图分布。
对于Roll方向的自由度：食指-中指-无名指-小拇指，在每根手指的指根关节（Metac Arpophalangeal Joint）都有1个Roll，而大拇指则比较特殊，具有2个Roll，所以Rol方向l总计为4+2=6个，如上图分布。
那么整体人手的自由度为15+6=21个。（我们这里不统计手腕关节