論文の概要: A Kinematic Analysis of Palm Degrees of Freedom for Enhancing Thumb Opposability in Robotic Hands

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.22283v1
• Date: Fri, 24 Apr 2026 07:00:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-27 15:36:26.372089
• Title: A Kinematic Analysis of Palm Degrees of Freedom for Enhancing Thumb Opposability in Robotic Hands
• Title（参考訳）: ロボットハンドにおける手指オポジビリティ向上のための手のひら自由度に関する運動学的解析
• Authors: HyoJae Kang, Yeong Jae Park, Hyunmok Jung, Joonho Lee, Dong Il Park,
• Abstract要約: 5指ロボットハンドの親指使用性向上における手のひら自由度(DoF)の運動学的役割について検討した。 Palm DoFは、特にリングと小さな指において、基位置を再配置することで、可逆性を大幅に改善する。 Palm DoF と finger DoF は手のキネマティクスにおいて異なる役割を担っており、設計において共同で検討されるべきである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.272204238276083
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This study investigates the kinematic role of palm degrees of freedom (DoF) in enhancing thumb opposability in a five-finger robotic hand. A hand model consisting of a five DoF thumb and four fingers with three to four DoF is analyzed, where palm motion is introduced between adjacent fingers. To quantitatively evaluate thumb-finger interaction, the overlap workspace volume is defined based on voxelized fingertip reachable regions. Seven cases are considered, including configurations with increased total DoF and configurations in which the total DoF is maintained by redistributing DoF from the fingers to the palm. The results show that palm DoF significantly improves opposability, particularly for the ring and little fingers, by repositioning their base locations rather than simply extending their reachable range. However, when the total DoF is constrained, redistributing DoF to the palm leads to trade-offs between overlap workspace expansion and kinematic redundancy. These findings indicate that palm DoF and finger DoF play distinct roles in hand kinematics and should be considered jointly in design. This study provides a quantitative framework for evaluating palm-induced opposability without relying on object or contact models and offers practical design guidelines for incorporating palm motion in robotic hands.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,5指ロボットハンドの親指使用性向上における手のひら自由度(DoF)の運動学的役割について検討した。 5本のDoF親指と3本から4本のDoFを持つ4本の指からなる手模型を解析し、隣り合う指の間に手のひらの動きを導入する。 親指と指の相互作用を定量的に評価するために、重なり合うワークスペース容積は、Voxelized fingertip reachable regionに基づいて定義される。 指から手のひらへのDoFの再分配により全DoFが維持される構成を含む7症例が検討された。 以上の結果から,手の届きやすい範囲を伸ばすのではなく,手の届きやすい位置を再配置することで,手のひら,特にリングや小さな指に対して,手のひらを著しく改善することが明らかとなった。 しかし、全DoFが制約された場合、Defを手のひらに再分配すると、重なり合うワークスペース拡張とキネマティック冗長性のトレードオフが発生する。 これらの結果から,手のキネマティクスにおいて手のひらDFと指DFがそれぞれ異なる役割を担っていることが示唆された。 本研究は、物体や接触モデルに頼らずに、手のひらによって引き起こされる不快感を評価するための定量的枠組みを提供し、ロボットハンドに手のひらの動きを組み込むための実用的な設計ガイドラインを提供する。

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