Identification and validation of the dynamic model of a tendon-driven anthropomorphic finger

要約

この研究は、人間の指の生理学的特性を調査し、ロボットハンドの制御を改善するために必要な、人間および擬人化された腱駆動指の包括的な動的モデルを定量化するための識別フレームワークの欠如に対処します。
まず、このような機械システムの固有の特性を考慮した一般化された動的モデルが定式化されました。
これには、剛体ダイナミクス、結合マトリックス、関節の粘弾性、腱の摩擦が含まれます。
次に、この動的モデルを段階的に特定し検証するための、一連の実験からなる方法論を提案します。
さらに、識別プロセスを容易にするための作動モジュールと周辺センサーを備えた実験セットアップが設計および構築されました。
提案された方法論を検証するために、Dexmart ハンドの人差し指のデザインに基づいて 3D プリントされたロボット指が開発され、その動的モデルを特定して検証するために提案された実験が実行されました。
この研究は、筋骨格系の手モデルの開発を改善するために、単一の死体標本から一貫したデータセットを取得することを目的として、死体の手の識別を調査するために拡張される可能性があります。

要約(オリジナル)

This study addresses the absence of an identification framework to quantify a comprehensive dynamic model of human and anthropomorphic tendon-driven fingers, which is necessary to investigate the physiological properties of human fingers and improve the control of robotic hands. First, a generalized dynamic model was formulated, which takes into account the inherent properties of such a mechanical system. This includes rigid-body dynamics, coupling matrix, joint viscoelasticity, and tendon friction. Then, we propose a methodology comprising a series of experiments, for step-wise identification and validation of this dynamic model. Moreover, an experimental setup was designed and constructed that features actuation modules and peripheral sensors to facilitate the identification process. To verify the proposed methodology, a 3D-printed robotic finger based on the index finger design of the Dexmart hand was developed, and the proposed experiments were executed to identify and validate its dynamic model. This study could be extended to explore the identification of cadaver hands, aiming for a consistent dataset from a single cadaver specimen to improve the development of musculoskeletal hand models.

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