論文の概要: Design and stability analysis of an underactuated hand with passively rotating fingers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.18950v1
- Date: Tue, 21 Jul 2026 10:37:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-22 19:05:05.394904
- Title: Design and stability analysis of an underactuated hand with passively rotating fingers
- Title（参考訳）: 受動回転指不動手の設計と安定性解析
- Abstract要約: 本稿では,空間移動性を有する不動型ロボット指の革新的な設計と安定性解析について述べる。
指の構造は回転関節をベースに組み込んでおり、円筒形と球形の両方の把持を容易にする受動的空間回転を可能にしている。
個々の指と複数の指の間での運動不足の統合は、機能的適応性を維持しつつ、機械的複雑さ、コスト、制御要求を低減させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3649494534428745
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper presents an innovative design and stability analysis of an underactuated robotic finger with spatial mobility, designed to enhance gripping dexterity in robotic hands. The finger architecture incorporates a revolute joint at its base, enabling passive spatial rotation that facilitates both cylindrical and spherical grasping. With only two phalanges per finger, the design simplifies kinematic complexity while supporting precision and enveloping grasps. Stability criteria, based on the moment at the finger base joint induced by contact forces, are introduced to ensure reliable object gripping and prevent ejection during manipulation. The study also examines a differential mechanism that distributes a single actuation torque across multiple fingers, allowing adaptive and coordinated motion. This mechanism enhances the hand's ability to grasp diverse object shapes with minimal pre-grasp adjustments, leveraging passivity for autonomous adaptation. Theoretical findings are experimentally validated using a fully mechanical prototype, demonstrating versatility in performing cylindrical, spherical, parallel, and enveloping grasps. The integration of underactuation-both within individual fingers and among multiple fingers-reduces mechanical complexity, cost, and control demands while preserving functional adaptability. This work advances the development of compliant robotic hands suitable for applications requiring dexterity and robustness, such as agricultural robotics, logistics, assistive technologies, and waste sorting. Future research will focus on automating actuation and refining control strategies to further improve grasp stability and precision, paving the way for autonomous manipulation in unstructured environments.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,ロボットハンドのグリップデキスタリティの向上を目的とした,空間移動性を有する不動型ロボット指の革新的な設計と安定性解析について述べる。
指の構造は回転関節をベースに組み込んでおり、円筒形と球形の両方の把持を容易にする受動的空間回転を可能にしている。
指1本につき2本の指先しか持たないこのデザインは、正確さと握力の包み込みをサポートしながら、キネマティックな複雑さを単純化する。
接触力によって誘導される指基関節のモーメントに基づく安定性基準を導入し、信頼性の高い物体の把持と操作時の吐出を防止する。
また、複数の指に1つのアクティベーショントルクを分散させ、適応的かつ協調的な動作を可能にする差動機構についても検討した。
このメカニズムは、自律的な適応のためにパスティビティを活用することで、最小限の事前調整で多様な物体の形状を把握できる能力を高める。
理論的な知見は, 完全に機械的な試作機を用いて実験的に検証され, 円筒形, 球状, 平行, 包み込みグリップの汎用性を実証した。
個々の指と複数の指の間での運動不足が組み合わさることで、機能的適応性を維持しつつ、機械的複雑さ、コスト、制御要求が軽減される。
この研究は、農業ロボティクス、ロジスティクス、補助技術、廃棄物の選別など、器用さと堅牢性を必要とするアプリケーションに適したロボットハンドの開発を進める。
今後の研究は、アクティベーションの自動化と制御戦略の精細化に注力し、安定性と精度をさらに向上させ、非構造環境における自律的な操作の道を開く。
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