論文の概要: Kinematic Optimization of Phalanx Length Ratios in Robotic Hands Using Potential Dexterity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.20686v1
- Date: Wed, 22 Apr 2026 15:34:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-23 15:36:11.198609
- Title: Kinematic Optimization of Phalanx Length Ratios in Robotic Hands Using Potential Dexterity
- Title（参考訳）: ポテンシャルデキスタリティを用いたロボットハンドのファランクス長さ比の運動学的最適化
- Abstract要約: 本研究では,5指ロボットハンドの指長比を最適化するための枠組みを提案する。
提案手法は,グローバルマニピュラビリティ,ワークスペースボリューム,オーバーラップワークスペースボリューム,指先感度を評価指標として用いた。
以上の結果から,各ファランは全体のデキスタリティに等しく寄与しないことが明らかとなり,各ファランに影響を及ぼす要因が同定された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.583417032181106
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the design stage of robotic hands, it is not straightforward to quantitatively evaluate the effect of phalanx length ratios on dexterity without defining specific objects or manipulation tasks. Therefore, this study presents a framework for optimizing the phalanx length ratios of a five-finger robotic hand based on potential dexterity within a kinematic structure. The proposed method employs global manipulability, workspace volume, overlap workspace volume, and fingertip sensitivity as evaluation metrics, and identifies optimal design configurations using a weighted objective function under given constraints. The reachable workspace is discretized using a voxel-based representation, and joint motions are discretized at uniform intervals for evaluation. The optimization is performed over design sets for both the thumb and the other fingers, and design combinations that do not generate overlap workspace are excluded. The results show that each phalanx does not contribute equally to the overall dexterity, and the factors influencing each phalanx are identified. In addition, it is observed that the selection of weighting coefficients does not necessarily lead to the direct maximization of individual performance metrics, due to the non-uniform distribution of evaluation measures within the design space. The proposed framework provides a systematic approach to analyze the trade-offs among reachability, dexterity, and controllability, and can serve as a practical guideline for the kinematic design of multi-fingered robotic hands.
- Abstract（参考訳）: ロボットハンドの設計段階では、特定のオブジェクトや操作タスクを定義することなく、ファランクス長比がデキスタリティに与える影響を定量的に評価することは容易ではない。
そこで本研究では,5本指ロボットハンドの指長比を,運動学的構造内での潜在的なデキスタリティに基づいて最適化する枠組みを提案する。
提案手法は,大域的マニピュラビリティ,ワークスペースボリューム,オーバーラップワークスペースボリューム,指先感度を評価指標として用い,与えられた制約下での重み付け目的関数を用いて最適設計構成を同定する。
到達可能なワークスペースをボクセルベース表現を用いて識別し、一様間隔で関節運動を識別して評価する。
親指と他の指の両方の設計セット上で最適化を行い、重なり合うワークスペースを生成しない設計組み合わせを除外する。
以上の結果から,各ファランは全体のデキスタリティに等しく寄与しないことが明らかとなり,各ファランに影響を及ぼす要因が同定された。
また, 重み付け係数の選択は, 設計空間内の評価尺度の非均一分布のため, 個々の性能指標の直接最大化につながるとは限らない。
提案するフレームワークは,手の届きやすさ,ディクスタリティ,コントロール可能性のトレードオフを分析するための体系的なアプローチを提供し,多指ロボットハンドのキネマティックデザインの実践的ガイドラインとして機能する。
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