人类通过抓取和一起转移多个物体来有效地移动它们。这些抓取策略称为多对象抓取，通过减少手臂的重复运动来减少整个拾取和放置过程的时间。人类根据任务和环境执行不同的多物体抓取策略，利用他们灵巧的手部技能，如捏抓、手掌抓握和其他高级操作技能;这些方法包括用一双手指捏住物体，或者用手掌和手指包裹多个物体。高级操作技能使人类能够执行更复杂的操作任务，从而增强了多对象抓取的多功能性。具体来说，手指到手掌的平移允许被捏住的物体通过指尖转移到手掌中，以实现稳定存储。这个过程解放了指尖来抓住新的目标，并且可以重复以同时将多个物体存储在手掌中。此外，在移动物体后，人类使用手掌到手指的平移将存储在手掌中的物体一一转移到指尖。此平移过程使指尖能够检索对象并执行各种放置任务，例如以所需方向搁置或悬挂对象。

总之，在多对象抓取中使用指尖的平移运动可以利用手指和手掌的力量，在存储多个对象时保持手指的自由度。与其他多对象抓取方法相比，这种人手的协同方法提供了更通用的多对象拾取和放置功能，同时保留了将多个对象一起移动的效率。

受人手功能的启发，通过选择性地采用特定的手部功能而不是复制整个手的功能，开发了各种机器人夹持器。大多数抓手研究侧重于分析特定手部功能的关键原理，并将这些见解整合到其设计中。例如，欠驱动抓手使用差动机构来实现力闭合，类似于人手，能够有效抓取不同形状的物体。此外，一些抓手使用重新抓取过程来改变物体的方向以实现精确放置。这些抓手结合了视觉和触觉传感，这是人类抓取技术的基本要素。用于多物体抓取的机器人抓手也已成为通过应用一次移动多个物体的人类策略来提高生产力的潜在解决方案。

然而，以前的研究主要集中在同时使用多个物品，使用带有手指抓手或平行抓手的手掌抓握或使用其他抓握方法。这些方法虽然适用于物体运输，但在将每个物体精确放置在所需的位置和方向方面面临挑战。出现这种困难是因为抓取的对象干扰了其他对象的放置，或者它们被放置在一个组中。因此随着传统抓手的发展，越来越有必要研究用于多物体抓取的抓手，这些抓手不仅可以有效地抓取和转移多个物品，还可以准确地放置它们。人类操纵这种能力的一个基本原则是协同使用手掌的存储容量和手指的放置能力，这可以通过手指的平移运动来实现。因此，进一步探索利用手指平移的抓手对于在不同情况下进行多对象抓取至关重要。

在这里介绍了一种用于多对象抓取的机器人抓手，它应用手指到手掌和手掌到手指的平移，以使用指尖微妙的拾取和放置功能，同时将多个对象一起固定在手掌中。开发的夹爪不仅能够使用四个指尖灵活地拾取和放置单个物体，还可以通过手掌的包络能力同时存储多个物体。所提出的抓手可以使用欠驱动的手指从不同方向抓取单个物体，然后通过手指到手掌的平移将它们转移到手掌上，以便将它们一起存储和移动 .移动对象后，抓手通过手掌到手指的平移，用指尖单独检索存储的对象，以实现精确的对象放置。通过应用所提出的抓取方法，与单物体夹持器相比，开发的夹持器可以成功地减少机械手在拾取和放置过程中的移动距离。

为了简化人类进行的指尖和抓取的精细平移运动，在手指上应用了解耦连杆，以机械地分离抓取和平移运动。此外，为了促进简单的存储过程并增加与人类手掌相比的存储容量，提出了一种自适应传送手掌，该手掌由一对相对的皮带组成，其表面排列有弹性毛。当传送带旋转时，对象将插入到头发之间，从而可以同时存储和传输多个对象。通过这些设计方法，所提出的夹爪只需三个电机即可执行抓取、平移、存储和检索对象。

为了验证所提出的抓手，在实验室规模的物流环境中比较了多物体抓取和单物体抓取的处理时间，并演示了抓手的拾取和放置能力。通过简化手指平移和输送机手掌实施的机械设计，提出了一种独特的抓取方法，该方法利用手指的拾取和放置能力和手掌的同步存储能力，拓宽了多物体抓取的多功能性。为简单起见，在本文中，专为多物体抓取而设计的夹持器称为“多物体夹持器”，一次拾取并移动一个物体的夹持器称为“单物体夹持器”。

文章来源：CAAI认知系统与信息处理专委会