論文の概要: Design and Validation of an Under-actuated Robotic Finger with Synchronous Tendon Routing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10349v1
- Date: Thu, 11 Dec 2025 07:05:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.276191
- Title: Design and Validation of an Under-actuated Robotic Finger with Synchronous Tendon Routing
- Title（参考訳）: 同期腱ルーティングを有する下アクチュエータ型ロボットフィンガーの設計と検証
- Abstract要約: 腱駆動のロボット指は、アクチュエータの要求を減らして外反操作に有利である。
本報告では, 同期腱ルーティングを特徴とする非作動型腱駆動型ロボット指(UTRF)について述べる。
提案したルーティングは,最小アクチュエータ数で予測可能な剛性と信頼性の高い把握性能を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9881780222416316
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Tendon-driven under-actuated robotic fingers provide advantages for dexterous manipulation through reduced actuator requirements and simplified mechanical design. However, achieving both high load capacity and adaptive compliance in a compact form remains challenging. This paper presents an under-actuated tendon-driven robotic finger (UTRF) featuring a synchronous tendon routing that mechanically couples all joints with fixed angular velocity ratios, enabling the entire finger to be actuated by a single actuator. This approach significantly reduces the number of actuators required in multi-finger hands, resulting in a lighter and more compact structure without sacrificing stiffness or compliance. The kinematic and static models of the finger are derived, incorporating tendon elasticity to predict structural stiffness. A single-finger prototype was fabricated and tested under static loading, showing an average deflection prediction error of 1.0 mm (0.322% of total finger length) and a measured stiffness of 1.2x10^3 N/m under a 3 kg tip load. Integration into a five-finger robotic hand (UTRF-RoboHand) demonstrates effective object manipulation across diverse scenarios, confirming that the proposed routing achieves predictable stiffness and reliable grasping performance with a minimal actuator count.
- Abstract（参考訳）: 腱駆動の非作動式ロボット指は、アクチュエータの要求を減らし、機械設計を単純化することで、外反操作の利点を提供する。
しかし、高負荷容量と適応コンプライアンスの両方をコンパクトな形で達成することは依然として困難である。
本稿では, 固定角速度比で全関節を機械的に結合し, 単一のアクチュエータで全指を動作させる同期型腱ルーティングを特徴とする非作動型腱駆動型ロボット指(UTRF)を提案する。
このアプローチにより、マルチフィンガーハンドに必要なアクチュエータの数が大幅に減少し、剛性やコンプライアンスを犠牲にすることなく、より軽量でコンパクトな構造になる。
指のキネマティックモデルと静的モデルが導出され、腱弾性を取り入れて構造的剛性を予測する。
単指の試作機は静的荷重下で製造・試験され、平均偏向予測誤差は1.0mm(全指長0.322%)、測定剛性は1.2x10^3N/mであった。
5本指ロボットハンド(UTRF-RoboHand)への統合は、様々なシナリオにまたがる効果的なオブジェクト操作を実証し、提案したルーティングが最小のアクチュエータ数で予測可能な剛性と信頼性の高い把握性能を達成することを確認した。
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