論文の概要: Stable In-hand Manipulation for a Lightweight Four-motor Prosthetic Hand

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.07559v1
• Date: Mon, 12 Jan 2026 14:15:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.745833
• Title: Stable In-hand Manipulation for a Lightweight Four-motor Prosthetic Hand
• Title（参考訳）: 軽量四輪義手に対する手動安定マニピュレーション
• Authors: Yuki Kuroda, Tomoya Takahashi, Cristian C. Beltran-Hernandez, Kazutoshi Tanaka, Masashi Hamaya,
• Abstract要約: 電動義手は、ユーザの負担を軽減するために軽量でなければならない。 異なる姿勢の移行などの日常的な活動を行うためには、手動操作が必要である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.5400105042754
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Electric prosthetic hands should be lightweight to decrease the burden on the user, shaped like human hands for cosmetic purposes, and designed with motors enclosed inside to protect them from damage and dirt. Additionally, in-hand manipulation is necessary to perform daily activities such as transitioning between different postures, particularly through rotational movements, such as reorienting a pen into a writing posture after picking it up from a desk. We previously developed PLEXUS hand (Precision-Lateral dEXteroUS manipulation hand), a lightweight (311 g) prosthetic hand driven by four motors. This prosthetic performed reorientation between precision and lateral grasps with various objects. However, its controller required predefined object widths and was limited to handling lightweight objects (of weight up to 34 g). This study addresses these limitations by employing motor current feedback. Combined with the hand's previously optimized single-axis thumb, this approach achieves more stable manipulation by estimating the object's width and adjusting the index finger position to maintain stable object holding during the reorientation. Experimental validation using primitive objects of various widths (5-30 mm) and shapes (cylinders and prisms) resulted in a 100% success rate with lightweight objects and maintained a high success rate (>=80) even with heavy aluminum prisms (of weight up to 289 g). By contrast, the performance without index finger coordination dropped to just 40% on the heaviest 289 g prism. The hand also successfully executed several daily tasks, including closing bottle caps and orienting a pen for writing.
• Abstract（参考訳）: 電動義手は、化粧品の目的のために人間の手のような形状をしており、損傷や汚れから保護するために内部にモーターを内蔵した設計で、使用者の負担を軽減するために軽量でなければならない。 また、ペンを机から拾い上げた後、ペンを筆記姿勢に戻すなど、特に回転運動を通じて、異なる姿勢間の遷移などの日常的な活動を行うためには、手動操作が必要である。 4つのモータで駆動される軽量(311g)義手であるpleXUSハンド(Precision-Lateral dEXterous操作手)を開発した。 この人工装具は、様々な物体で精度と横方向のグリップを並べ替える。 しかし、コントローラーは事前に定義されたオブジェクト幅を必要とし、軽量なオブジェクト(最大34g)を扱うに限られていた。 本研究は、モータ電流フィードバックを用いて、これらの制限に対処する。 従来最適化された単一軸親指と組み合わせることで、物体の幅を推定し、指数指の位置を調整し、位置調整中に安定な物体保持を維持することにより、より安定した操作を実現する。 各種幅 (5-30mm) と形状 (シリンダー, プリズム) の原始物を用いた実験により, 軽量物では100%の成功率を示し, 重いアルミニウムプリズム (最大289g) であっても高い成功率 (=80) を維持した。 一方, 289gプリズムでは, 人差し指調整なしのパフォーマンスは40%に低下した。 また、ボトルキャップを閉じたり、筆記用のペンを配るなど、日々の作業にも成功している。

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