論文の概要: Hybrid Rigid-Soft Robotic Gripper with Shape Adaptation, Uniform Force Distribution, and Self-Locking Capabilities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.14730v1
• Date: Thu, 16 Jul 2026 08:55:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-17 17:01:33.049747
• Title: Hybrid Rigid-Soft Robotic Gripper with Shape Adaptation, Uniform Force Distribution, and Self-Locking Capabilities
• Title（参考訳）: 形状適応, 一様力分布, 自己ロック機能を有するハイブリッドリジッドソフトロボットグリッパー
• Authors: Xi Chen, Yun Wang, Lichao Yang, Haitao Li, Ya Xiong,
• Abstract要約: 3Dプリントされた二重ラチェット・ポール機構は、形状適応、一様力分布、エネルギー自由な自己ロックを実現する。 新しいハイブリッド型硬質軟質グリップは、スケーラブルな農業収穫および操作タスクのための堅牢で効率的なソリューションを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.465277070416969
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Conventional robotic grippers face a significant challenge in agricultural automation: the trade-off between compliant, adaptive grasping, pressure balancing among all joints, and high load capacity, often at the cost of high energy consumption. This paper presents a novel hybrid rigid-soft gripper that integrated low-cost, membrane-based pneumatic actuators with 3D-printed dual ratchet-pawl mechanisms to simultaneously achieve shape adaptation, uniform force distribution, and energy-free self-locking. The dual-ratchet structure assembled in an offset configuration significantly increased the angular resolution of the joint locking mechanism. Key experimental results demonstrated the gripper's superior performance: a remarkable maximum load capacity of 4200 g, far exceeding that of conventional soft grippers (45-210 g); more uniform force distribution across object sizes (1.75-35.29% difference ratio) compared to a rigid gripper (56.77-66.44%), with peak contact forces remaining below surface damage thresholds; and a 50.05% reduction in total energy consumption to 42.6 J per grasp cycle, achieved by eliminating the need for continuous pneumatic pressure through the self-locking mechanism, compared to 85.28 J for a conventional soft gripper. The combination of additive manufacturing for ratchets and commercially available materials for pneumatic chambers ensured a low-cost and easily fabricated design. These findings validated that the proposed gripper successfully bridged the gap between soft compliance and rigid reliability, offering a robust and efficient solution for scalable agricultural harvesting and manipulation tasks.
• Abstract（参考訳）: 従来のロボットグリップは農業の自動化において重要な課題に直面している: 適合性、適応的把握、全ての関節間の圧力バランス、高負荷容量のトレードオフは、しばしば高エネルギー消費を犠牲にしている。 本稿では, 低コストで膜型空気圧アクチュエータを3Dプリントした2本のラチェット・ポール機構と一体化して, 形状適応, 均一力分布, エネルギーフリーの自己ロックを実現するハイブリッド型軟質グリップについて述べる。 オフセット構成で組み立てられたデュアルラチェット構造は、関節係止機構の角度分解能を著しく高めた。 従来の軟式グリップパー(45-210g)よりもはるかに優れた4200gの最大負荷容量、剛体グリップパー(56.77-66.44%)よりも物体サイズにまたがるより均一な力分布(1.75-35.29%の差分比)、表面損傷閾値以下でのピーク接触力の50.05%の減少、そして従来の軟式グリップパーでは85.28Jと比較して、自己ロック機構による連続空気圧の不要化によって達成された。 ラチェット用添加物製造と空気室用市販材料の組み合わせにより、低コストで容易に製造できる設計となった。 これらの結果から,提案したグリップがソフトコンプライアンスと信頼性のギャップを埋めることに成功し,スケーラブルな農業収穫・作業のための堅牢で効率的なソリューションが得られた。

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