潜在器用性を用いたロボットハンドの指節長比の運動学的最適化
Kinematic Optimization of Phalanx Length Ratios in Robotic Hands Using Potential Dexterity
ロボットハンドの設計段階で、特定の物体や操作タスクを定義せずに指節長比が器用性に与える影響を定量的に評価する枠組みを提案し、5指ロボットハンドの指節長比を最適化した。
詳しい要約
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※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。
著者: HyoJae Kang, Joonho Lee, Jeongdo Ahn, Dong Il Park
分類: cs.RO
原文アブストラクト
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.
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