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マニピュレーションarXiv:2609.36241

双方向動作が可能な拮抗腱駆動型巧みなロボットハンドの設計と検証

Design and Validation of an Antagonistic Tendon-Driven Dexterous Robotic Hand with Bidirectional Operation

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人間型の5指17自由度ロボットハンドを拮抗腱配置で設計し、掌側と背側の両方で把持できる双方向動作を実現・検証した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 人間型・人間スケール(長さ200 mm)・軽量(220 g)・3Dプリント製の17-DoFロボットハンド。 - 双方向の拮抗腱ルーティング機構を採用し、受動的な戻りバネなしで屈曲/伸展と外転/内転を能動駆動。 - すべての自由度が中立構成を越えて移動でき、掌側または背側のどちらでも把持閉包を形成可能。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の巧緻ロボットハンドは人間の形態を模倣するが、片側の把持ワークスペースを継承し、反対側からの把持には手首や腕の再配向が必要。 - 既存の可逆ハンドは非人間型、ソフト、またはタスク特化型の指配置に依存する傾向。 - 従来の5指人間型ハンドは主に掌側把持用に設計されている。 - 本研究は人間型・人間スケール・軽量・3Dプリント・17-DoFを維持しつつ双方向操作を実現。

3. 技術・手法の肝は?

- 双方向の拮抗腱ルーティング機構を採用。 - 屈曲/伸展(連動関節を除く)と外転/内転を能動駆動し、受動的な戻りバネを使用しない。 - このルーティング機構により全自由度が中立構成を越えて移動可能。 - 掌側または背側の把持閉包を形成可能。

4. どうやって有効だと検証した?

- 平均モータ-関節伝達誤差3.0%。 - 平均関節伝達帯域13.2 Hz。 - 最大指先力29 N。 - 位置決め再現性最大0.15 mm。 - Kapandjiスコア8を達成。 - GRASP Taxonomyの全33把持タイプを成功裏に実行。 - 掌側および背側の把持タスクを実行し、コンパクトな人間スケールプラットフォームでの双方向操作を検証。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- GRASP Taxonomy - Kapandji score - 既存の可逆ハンド(非人間型、ソフト、タスク特化型) - 従来の5指人間型ハンド

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Chunghyeon Lee, Hyukjun Kwon, Sungeon Kim, Saehyun Moon, Seokhwan Jeong

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Dexterous robotic hands typically reproduce human hand morphology but inherit its one-sided grasping workspace, requiring wrist or arm reorientation to grasp from the opposite side. Existing reversible hands generally rely on non-anthropomorphic, soft, or task-specific finger arrangements, whereas conventional five-digit anthropomorphic hands remain designed primarily for palmar-side grasping. This paper presents an anthropomorphic, human-scale (200 mm length), lightweight (220 g), 3D-printed, 17-DoF robotic hand built on a bidirectional antagonistic tendon-routing mechanism, in which flexion/extension (except the coupled joint) and abduction/adduction at joints are actively driven without passive return springs. The proposed routing mechanism allows all degrees of freedom to cross their neutral configuration and form grasp closures on either the palmar or dorsal side. Experimental evaluation demonstrates an average motor-to-joint transmission error of 3.0%, an average joint transmission bandwidth of 13.2 Hz, a maximum fingertip force of 29 N, and a positioning repeatability up to 0.15 mm. The hand further achieves a Kapandji score of 8, successfully performs all 33 GRASP Taxonomy grasp types, and performs palmar- and dorsal-side grasping tasks, validating bidirectional operation in a compact, human-scale platform.

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PR本紙発行元 EmplifAI