SPARK Hand: Scooping-Pinching Adaptive Robotic Hand with Kempe Mechanism for Vertical Passive Grasp in Environmental Constraints

要約

このペーパーでは、並行してピンチとスクープの両方の握りを実行できる革新的なパッシブ適応ロボットフィンガーであるスパークフィンガーを紹介します。
スパークフィンガーには、Kempeリンケージを備えたマルチリンクメカニズムが組み込まれており、垂直線形指先の軌跡を実現します。
さらに、平行四辺形のリンケージにより、指先がベースと比較して固定された方向を維持し、正確で安定した操作を促進します。
これらのメカニズムを弾性要素と統合することにより、設計により、卓上などの表面との効果的な相互作用が可能になり、挑戦的なオブジェクトを処理できます。
指は、ピンチモードとスクープモードの間のシームレスな遷移を容易にするパッシブスイッチングメカニズムを採用し、追加のアクチュエーターなしでさまざまなオブジェクト形状と環境制約に自動的に適応します。
その汎用性を示すために、2つの火花指を備えたスパークハンドが開発されました。
このシステムは、多様なサイズと形状のオブジェクト、特に従来のグリッパーにとって伝統的に挑戦的な薄くてフラットなオブジェクトの握りパフォーマンスと安定性を高めます。
実験結果は、Spark Designの有効性を検証し、制約された動的環境でのロボット操作の可能性を強調します。

要約(オリジナル)

This paper presents the SPARK finger, an innovative passive adaptive robotic finger capable of executing both parallel pinching and scooping grasps. The SPARK finger incorporates a multi-link mechanism with Kempe linkages to achieve a vertical linear fingertip trajectory. Furthermore, a parallelogram linkage ensures the fingertip maintains a fixed orientation relative to the base, facilitating precise and stable manipulation. By integrating these mechanisms with elastic elements, the design enables effective interaction with surfaces, such as tabletops, to handle challenging objects. The finger employs a passive switching mechanism that facilitates seamless transitions between pinching and scooping modes, adapting automatically to various object shapes and environmental constraints without additional actuators. To demonstrate its versatility, the SPARK Hand, equipped with two SPARK fingers, has been developed. This system exhibits enhanced grasping performance and stability for objects of diverse sizes and shapes, particularly thin and flat objects that are traditionally challenging for conventional grippers. Experimental results validate the effectiveness of the SPARK design, highlighting its potential for robotic manipulation in constrained and dynamic environments.

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