論文の概要: Relative Contact Velocity-Controlled Hand-Object Mechanism for Dexterous Tool Manipulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.25619v1
• Date: Tue, 22 Sep 2026 03:25:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-23 18:04:04.190615
• Title: Relative Contact Velocity-Controlled Hand-Object Mechanism for Dexterous Tool Manipulation
• Title（参考訳）: 相対接触速度制御による脱軸工具マニピュレーションのハンドオブジェクト機構
• Abstract要約: 本研究は,汎用多指ロボットハンドによるツール操作の完全な実施方法について検討する。 我々は手とツールをサブアセンブリで構成された統一的なハンドオブジェクト機構としてモデル化する。 我々は軽量かつ物理的に解釈可能な運動計画と接触推定フレームワークを開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.996561372250417
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This work investigates how to enable general multi-finger robotic hands to perform the complete tool manipulation process, which entails picking up a tool, loading it into a suitable pose, and then wielding it. Inspired by human tool manipulation and mechanical design principles, we model the hand and the tool as a unified hand-object mechanism (HOM) composed of sub-assemblies. Specifically, we define a HOM as consisting of the hand, the object, and the generalized contact frames, allowing the HOM's motions to be expressed with the same set of Cartesian-space relative contact velocities, irrespective of the hand's kinematics and geometry. Then, we define a HOM's sub-assemblies as relative contact velocity and contact force constraints between fingers. Building on these definitions, we developed a lightweight and physically interpretable motion planning and contact estimation framework using least squares and a complementary filter. We evaluated our framework in simulation by teleoperating five different robotic hands. The results show that our framework enabled all five hands to execute the complete tool manipulation process, achieving dexterous behaviors even from identical, simple reference trajectories. Furthermore, the results showcase our framework's adaptability to different hands, tools, and tasks, enabled by its kinematic and geometric foundation.
• Abstract（参考訳）: この研究は、一般的なマルチフィンガーロボットの手を使って、ツールを拾い上げ、適切なポーズにロードし、それを振り回す、完全なツール操作プロセスを実行する方法を調査する。 ヒトのツール操作と機械設計の原則に触発されて、我々は手とツールをサブアセンブリで構成された統合ハンドオブジェクト機構(HOM)としてモデル化する。 具体的には,手,対象,一般化された接点フレームからなるHOMを定義し,手の動きを手の動きや幾何学によらず,同じカルト空間の相対接点速度で表現することができる。 そこで我々は,HOMのサブアセンブリを相対的な接触速度と指間の接触力の制約として定義する。 これらの定義に基づいて,最小二乗と補完フィルタを用いた軽量かつ物理的に解釈可能な運動計画・接触推定フレームワークを開発した。 5つのロボットハンドの遠隔操作によるシミュレーションの枠組みの評価を行った。 以上の結果から,本フレームワークは5手すべてでツール操作プロセスの完全な実行を可能にし,同一の単純な参照トラジェクトリからでも巧妙な動作を実現することができた。 さらに,その運動的および幾何学的基礎によって実現された,異なる手,ツール,タスクに対する我々のフレームワークの適応性を示す。

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