这篇文章主要将介绍机械手两种不同驱动方式——即欠驱动和全驱动的定义、应用背景、优劣性能等特性，并将以雄克灵巧手为例，讨论现阶段机械手驱动方式的更优选择方案。
定义：
首先先来明确欠驱动和全驱动的定义（在机械设计领域）：
欠驱动
系统执行器的数目小于其自由度数目；
全驱动
系统执行器的数目等于其自由度数目；
实际上欠驱动和全驱动两者的定义和区别很简单，举个简单而经典的例子：倒立摆（Inverted Pendulum）就是一个欠驱动的系统，即系统有二个自由度：一个是支撑水平面的运动，另一个是单摆的角度。透过倒单摆的小车只能直接控制水平面的运动，无法直接控制单摆的角度。虽然其本质上是极端不稳定的系统，不过通过相应的控制，仍然能够做到平衡可控。
再补充一下如下英文所写定义：
执行器主动控制自由度：DoA (Degree of Actuator)
自由度：DoF (Degree of Freedom)
应用背景：我们通常在设计机器人或者机电系统时，正常的逻辑都是自由度的数目和执行器的数目相等——即全驱动的方案，做到系统完全可控稳定。那么是出于什么样的原因造成了如此多的机械手都采用欠驱动的方案呢？
其实原因很简单：因为机械手本身高自由度数目的特性，出于提高系统设计的集成性、紧凑性和降低成本、更出于简化后续运动控制的考虑，我们会减少所使用电机的数目（即执行器的数目），进而形成了执行器的数目小于其自由度数目的欠驱动方案。
关于高自由度数目特性，我们可以通过如下图做个简单的比较：
优劣性能比较：
一定程度而言，全驱动机械手和欠驱动机械手的优劣性能正好互为补集：
全驱动：
优点
全驱动的优点主要体现在其功能性上。简而言之，具备每个都能主动控制的手指关节的全驱动机械手可以几乎模仿人类所有的手型及精巧动作。
缺点
1. 从机电系统硬件层面上来说，系统的整体集成性太差：在现有电机和机械传动方案下，全驱动机械手往往是个“庞然大物”；
2. 上层的运动控制系统繁琐及冗杂：所需控制关节与执行器众多的缘故，与欠驱动方案相比缺乏抓取物体的“形状自适应性”；
3. 缺乏抗外界冲击的柔性：这一点在机械手实际运用当中相当重要，尤其是针对【手指关节电机方案】的全驱动机械手，外界一次较大的冲击往往意味着损坏一个关节电机；
4. 设计复杂以及成本过高：20多个电机及机械传动的设计与成本再怎么精打细算和优化，也没办法和3-4个DoA的欠驱动机械手相提并论。
欠驱动：
优点
1. 机电系统硬件上系统的集成度高：整体系统简洁高效，体积小，质量轻，目前适用于机器人末端执行器和残疾人假肢的应用；
2. 上层的运动控制系统简洁高效：以PISA/IIT Softhand为例，在实际抓取时仅需控制一个电机的位置运动轨迹，加上电流力反馈闭环，就能实现对绝大多数物体的抓握。欠驱动的机械特性能够使得手指自动适应物体的形状，具备很好的”形状自适应性“；
3. 具备良好的抗外界冲击柔性：欠驱动的特性决定了绝大多数手指关节都具有自由运动的柔性，可参见如下PISA/IIT Softhand抗外界冲击的柔性测试；
4. 设计简洁以及成本低廉：与全驱动方案相比，原因无需赘述。
PISA/IIT Hand 抗外界冲击的柔性和鲁棒性测试
缺点：
批判性地来说，欠驱动机械手的缺点在于功能性不足，尤其是对于精度要求比较高的手指精巧控制无法胜任，且单根手指的三个关节无法做到彼此独立运动，在某些特定要求下的抓取场合中捉襟见肘。
最优选择方案最优选择方案：
首先在这里抛出我的观点：
能够精确模拟人手所有运动的全驱动方案机械手是未来的终极发展目标，但在现阶段的技术条件下（即未曾出现革命性的驱动器和传动方案），欠驱动机械手是更好的选择。而同时，欠驱动方案也需要经过一定的优化，提升功能性。
我在上一篇文章中做过如下的统计，产业界和学术界常见的30种机械手中，有26种采用的是欠驱动方案，仅有4种采用全驱动方案，如下图：
图中蓝底圆圈代表欠驱动方案，红底圆圈代表全驱动。
也许细心的你已经发现了，在上图中我把Schunk和DLR-HIT Hand放在了蓝色底圈和红色底圈的交汇处，因为基于我个人的理解：这两款机械手是一种”全驱动和欠驱动理念相结合“的优化欠驱动机械手——也是我认为现阶段更优的选择。
我们以Schunk Hand为例，看了如下这种图，你立马就能明白为什么是所谓的”优化后的全驱动和欠驱动相结合“，
上图描述了Schunk Hand能够主动控制运动的9个运动关节（即DoA），我们对比发现：
1. 无名指（Ring Finger）仅仅在手指闭合方向有1个DoA，即为传统的欠驱动方案；
2. 而对于食指（Index）和中指（Middle Finger）在手指闭合方向上都相应地分配了2个DoA，往全驱动方案上靠拢；
3. 小拇指在手指闭合方向上有1个DoA，而又分配了1个DoA给手指的侧向张合（Finger Spread）往全驱动方案上靠拢。
简而言之，更优的全驱动和欠驱动方案的选择和分配，应该取决于设计者对每根手指所期望的功能性。在高功能性期望的手指上（如食指）分配更多的DoA(全驱动的方案)，提高功能性，而在低功能性期望的手指上（如无名指）分配更少的DoA(欠驱动方案)，保证系统的简洁性。
具体的机械手DoA的分配举例说明和分析，我会之后再写一篇文章，详细介绍。
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