In this paper we introduce the Pisa/IIT SoftHand, a novel robot hand prototype designed with the purpose of being robust and easy to control as an industrial gripper, while exhibiting high grasping versatility and an aspect similar to that of the human hand. In the paper we briefly review the main theoretical tools used to enable such simplification, i.e. the neuroscience-based notion of soft synergies. A discussion of several possible actuation schemes shows that a straightforward implementation of the soft synergy idea in an effective design is not trivial. The approach proposed in this paper, called adaptive synergy, rests on ideas coming from underactuated hand design. A synthesis method to realize a desired set of soft synergies through the principled design of adaptive synergy is discussed. This approach leads to the design of hands accommodating in principle an arbitrary number of soft synergies, as demonstrated in grasping and manipulation simulations and experiments with a prototype. As a particular instance of application of the synthesis method of adaptive synergies, the Pisa/IIT SoftHand is described in detail. The hand has 19 joints, but only uses 1 actuator to activate its adaptive synergy. Of particular relevance in its design is the very soft and safe, yet powerful and extremely robust structure, obtained through the use of innovative articulations and ligaments replacing conventional joint design. The design and implementation of the prototype hand are shown and its effectiveness demonstrated through grasping experiments, reported also in multimedia extension.

This article reports on the state of the art of artificial hands, discussing some of the field's most important trends and suggesting directions for future research. We review and group the most important application domains of robotic hands, extracting the set of requirements that ultimately led to the use of simplified actuation schemes and soft materials and structures—two themes that clearly emerge from our examination of developments over the past century. We provide a comprehensive analysis of novel technologies for the design of joints, transmissions, and actuators that enabled these trends. We conclude by discussing some important new perspectives generated by simpler and softer hands and their interaction with other aspects of hand design and robotics in general.

Soft robotics is gaining interest in rehabilitation applications, bringing new opportunities to offset the loss of upper limb motor function following neurological, neuromuscular, or traumatic injuries. Unlike conventional rigid robotics, the added softness in linkages or joints promises to make rehabilitation robots compliant, which translates into higher levels of safety, comfort, usability, and portability, opening the door for these rehabilitation technologies to be used in daily life. While several reviews documented the different technical implementations of soft rehabilitation robots, it is essential to discuss the growing clinical evidence on the feasibility and effectiveness of using this technology for rehabilitative and assistive purposes, whether softness brings the expected advantages from the perspective of end users, and how we should proceed in the future of this field. In this perspective article, we present recent clinical evidence on how 13 different upper limb devices were used in both controlled (clinical) and uncontrolled (at home) settings in more than 37 clinical studies. From these findings and our own experience, we derive recommendations for future developers and end users regarding the design, application, and evaluation of soft robotics for upper limb rehabilitation and assistance.