論文の概要: SPINE Gripper: A Twisted Underactuated Mechanism-based Passive Mode-Transition Gripper

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.06833v1
• Date: Sun, 11 Jan 2026 09:55:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.729315
• Title: SPINE Gripper: A Twisted Underactuated Mechanism-based Passive Mode-Transition Gripper
• Title（参考訳）: SPINE Gripper: 不安定なメカニズムベースのパッシブモード遷移グリッパー
• Abstract要約: 単アクチュエータ受動グリップは、機械的に符号化された電力伝達ロジックにより、安定した握りと連続した双方向の手動回転を実現する。 この動作の主な実現要因は、非コプラナー運動を生成するツイスト・アンダーアクチュエーター・メカニズム(TUM)である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.01638832898787
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper presents a single-actuator passive gripper that achieves both stable grasping and continuous bidirectional in-hand rotation through mechanically encoded power transmission logic. Unlike conventional multifunctional grippers that require multiple actuators, sensors, or control-based switching, the proposed gripper transitions between grasping and rotation solely according to the magnitude of the applied input torque. The key enabler of this behavior is a Twisted Underactuated Mechanism (TUM), which generates non-coplanar motions, namely axial contraction and rotation, from a single rotational input while producing identical contraction regardless of rotation direction. A friction generator mechanically defines torque thresholds that govern passive mode switching, enabling stable grasp establishment before autonomously transitioning to in-hand rotation without sensing or active control. Analytical models describing the kinematics, elastic force generation, and torque transmission of the TUM are derived and experimentally validated. The fabricated gripper is evaluated through quantitative experiments on grasp success, friction-based grasp force regulation, and bidirectional rotation performance. System-level demonstrations, including bolt manipulation, object reorientation, and manipulator-integrated tasks driven solely by wrist torque, confirm reliable grasp to rotate transitions in both rotational directions. These results demonstrate that non-coplanar multifunctional manipulation can be realized through mechanical design alone, establishing mechanically encoded power transmission logic as a robust alternative to actuator and control intensive gripper architectures.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、機械的に符号化された電力伝送論理を用いて、安定した握りと連続的な双方向の手動回転を実現する単一アクチュエータ受動グリップについて述べる。 複数のアクチュエータ、センサー、制御ベースのスイッチングを必要とする従来の多機能グリップとは異なり、提案したグリップは、入力トルクの大きさに応じてグリップと回転の切り替えを行う。 この動作の鍵となる機構は、回転方向に関わらず同一の収縮を生成しながら単一の回転入力から非コプラナー運動(軸方向と回転)を生成するツイスト・アンダーアクチュエーター機構(TUM)である。 摩擦発生器は、受動モード切替を管理するトルク閾値を機械的に定義し、センサやアクティブな制御をすることなく、自律的に手動回転に移行する前に安定した把持設定を可能にする。 TUMのキネマティクス、弾性力発生、トルク伝達に関する解析モデルが導出され、実験的に検証された。 試作したグリップパは,グリップ成功,摩擦型グリップ力制御,双方向回転性能に関する定量的実験により評価した。 ボルト操作、物体の再配向、手首トルクのみによって駆動されるマニピュレータ統合タスクを含むシステムレベルのデモンストレーションは、両方の回転方向の遷移を回転させる確実な把握を確認した。 これらの結果から,非コプラナー多機能操作は機械設計のみで実現できることが示され,機械的に符号化された電力伝達ロジックがアクチュエータの頑健な代替品として確立され,グリップパアーキテクチャの制御が可能となった。

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