Five-fingered Hand with Wide Range of Thumb Using Combination of Machined Springs and Variable Stiffness Joints

要約

人間の手は、さまざまな形や大きさの物体をつかんで操作するだけでなく、棒をぶら下げたり、はしごを登ったりする際にも体を支えることができるほど大きな握力を発揮します。
一方で、ほとんどのロボットハンドは両方を管理することが困難です。
そこで本論文では、様々な物体を掴むことができ、大きな把持力を発揮できるハンドを開発した。
このような手を開発するために、私たちは可動範囲の広い親指のCM関節と、外転と内転の自由度を持つ4本の指のMP関節に焦点を当てました。
削り出しバネを使用した大きな把持力と柔軟性を備えたハンドをベースに、上記の関節機構をハンドに適用しました。
親指のCM関節は3本の削り出しバネの組み合わせにより広い可動域を持ち、4指のMP関節は限られた空間と限られたアクチュエーターで関節を動かすため、各関節を独立駆動するのではなく剛性可変機構を採用しています。
開発したハンドを用いて、さまざまな物体の把持を実現し、大きな荷重やアームによる複数の動作をサポートしました。

要約(オリジナル)

Human hands can not only grasp objects of various shape and size and manipulate them in hands but also exert such a large gripping force that they can support the body in the situations such as dangling a bar and climbing a ladder. On the other hand, it is difficult for most robot hands to manage both. Therefore in this paper we developed the hand which can grasp various objects and exert large gripping force. To develop such hand, we focused on the thumb CM joint with wide range of motion and the MP joints of four fingers with the DOF of abduction and adduction. Based on the hand with large gripping force and flexibility using machined spring, we applied above mentioned joint mechanism to the hand. The thumb CM joint has wide range of motion because of the combination of three machined springs and MP joints of four fingers have variable rigidity mechanism instead of driving each joint independently in order to move joint in limited space and by limited actuators. Using the developed hand, we achieved the grasping of various objects, supporting a large load and several motions with an arm.

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