Unified Manipulability and Compliance Analysis of Modular Soft-Rigid Hybrid Fingers

要約

このペーパーでは、モジュラーソフトリジッドハイブリッドロボット指の操作性とコンプライアンスを分析するための統一されたフレームワークを紹介します。
このアプローチは、油圧および空気圧の両方の作動システムに適用されます。
Jacobianベースの製剤は、ジョイントとタスク空間の応答へのアクチュエータの入力をマップします。
油圧アクチュエーターは非圧縮性の仮定の下でモデル化され、空気圧アクチュエーターは非線形圧力容積関係を使用して記述されます。
このフレームワークにより、作動モード全体の操作性楕円体とコンプライアンスマトリックスの一貫した評価が可能になります。
Dexco（油圧）とEdgy-2（空気圧）の2つの代表的な手を使用して分析を検証します。
結果は、器用さと受動的剛性の作動依存のトレードオフを強調しています。
これらの調査結果は、ソフトリギッドロボット指の構造認識設計とアクチュエータの選択に関する洞察を提供します。

要約(オリジナル)

This paper presents a unified framework to analyze the manipulability and compliance of modular soft-rigid hybrid robotic fingers. The approach applies to both hydraulic and pneumatic actuation systems. A Jacobian-based formulation maps actuator inputs to joint and task-space responses. Hydraulic actuators are modeled under incompressible assumptions, while pneumatic actuators are described using nonlinear pressure-volume relations. The framework enables consistent evaluation of manipulability ellipsoids and compliance matrices across actuation modes. We validate the analysis using two representative hands: DexCo (hydraulic) and Edgy-2 (pneumatic). Results highlight actuation-dependent trade-offs in dexterity and passive stiffness. These findings provide insights for structure-aware design and actuator selection in soft-rigid robotic fingers.

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