Есть две обобщенные концепции, когда дело доходит до конструирования руки (точнее, кисти руки) для роботов. Первая концепция — рука робота может быть функциональной. Т.е., она должна хорошо захватывать различные предметы, но быть при этом максимально простой по конструкции. Примером функциональной руки робота является захват с тремя «пальцами». А кисть руки человека – это сложная биологическая система с четырьмя пальцами и пятым «противоположно расположенным» большим пальцем. Вторая концепция утверждает, что предельно человекоподобный «антропоморфный» робот должен быть снабжён «антропоморфными» (т.е., почти человеческими) кистями рук. Потому, что человеческая кисть руки совершенствовалась в течение миллионов лет развития предков человека. Из-за врожденной сложности устройства человеческой кисти руки, антропоморфическая кисть руки для роботов неизбежно сталкиваются с многими техническими проблемами. Ведь она должна работать как кисть руки человека, и иметь точно такой же внешний вид. Робототехники из университета Вашингтона в Сиэтле построили самую подробную и кинематически точную антропоморфическую роботизированную кисть руки, из всех, которую мы когда-либо видели.

Вот что рассказывают об «антропоморфической руке» её разработчики. «Обычный подход к проектированию антропоморфических роботизированных рук часто включает в себя механизированные биологические компоненты кисти руки, связанные между собой стержнями, тросами, и т.п. Этот подход полезен для понимания и приближения к оригиналу кинематики человеческой кисти руки в целом. Но такой подход неизбежно вводит нежелательные несоответствия между человеческими и роботизированными руками. Потому, что в процессе механизации руки разработчики отказываются от большинства существенных биомеханических особенностей человеческой руки. Врожденное несоответствие между механизмами роботизированных рук и биомеханикой человеческой руки, по существу, препятствует тому, чтобы мы могли эффективно использовать естественные движения кисти руки для управления движениями кисти робототехнической руки. Таким образом, ни одна из существующих антропоморфических роботизированных кистей рук еще не может достигнуть ловкости человеческого уровня».

Разработку своей антропоморфической кисти робототехники решили начать «с нуля», максимально точным способом дублировав человеческую руку механически. Во-первых, они (при помощи технологии 3D печати) изготовили искусственные кости, которые точно повторяли конфигурацию костей кисти человеческой руки. Разработчики объясняют: «Например, движение нашего «противопоставляемого» большого пальца определяется сложной формой трапецеидальной кости, расположенной в запястно-пястном (carpometacarpal) суставе большого пальца. Из-за неправильной формы трапецеидальной кости, точное местоположения осей этого сустава не фиксировано. Таким образом, ни одна из существующих антропоморфических роботизированных рук не может воспроизвести естественные движения большого пальца. Поскольку в них применяются обычные механические суставы, которые имеют фиксированные оси вращения костей. 3D печать искусственных костей (после лазерного сканирования кисти руки трупа) и последующее соединение костей искусственными суставами пальцев позволяет получить искусственный скелет кисти руки, в котором диапазон движения, жесткости и динамического поведения пальцев очень близок к их человеческим прототипам. Данная конструкция уникально сохраняет важную биомеханическую информацию человеческой руки на анатомическом уровне.

Суставные связки (которые скрепляют суставы и ограничивают их диапазон движений), сделаны из высокопрочных полимерных нитей, а мягкие ткани кисти рук заменяют резиновые детали, также изготовленные по технологии 3D печати. Разгибающая мышца и сухожилия сгибающей мышцы (для выпрямления и сгибания пальцев) также сделаны из полимерных нитей, чередующихся с прокладками из резины. Эта сложная перепончатая многослойная структура обертывается вокруг пальцев, чтобы придать пальцам необходимую гибкость и крутящий момент. Заключительная часть конструкции руки – это «мышцы» (которые составлены из множества 10-ти градусных сервоприводов). Которые, при помощи множества тонких полимерных нитей, приводят в движения пальцы. А пальцы «антропоморфной» кисти близко подражают движениям пальцев кисти человеческой руки».

Помимо того, что, с точки зрения робототехников, разработанная кисть руки очень красива, она (когда управляется манипулятором перчаткой)может очень близко имитировать большое разнообразие захватов различных по величине и форме предметов. Пользователи могут также выполнить сложные манипуляции роботизированной кистью без силовой обратной связи. Потому, что ,как считают разработчики, кинематика их кисти руки очень близко соответствует кинематике кисти человеческой руки. Они предполагают, что предлагаемая конструкция в будущем найдёт широкое применение в области конструирования биометрических протезов кисти руки.