これまで、競合するタイプのロボット ハンドの設計では、強度と耐久性がトレードオフの関係にありました。 人間の指の関節のメカニズムを模倣した剛性のピン ジョイントを採用した一般的な設計の XNUMX つは、重いペイロードを持ち上げることができますが、特に側面からの衝突の場合、衝突で簡単に損傷します。 一方、完全に柔軟な手は、通常は成形シリコンでできており、柔軟性があり、壊れにくく、さまざまな形状の物体をつかむのに優れていますが、持ち上げる力は不十分です。
DGIST の研究チームは、クロス フレクシュラル ヒンジ (CFH) として知られる構造に接続された剛体リンクを使用する部分的に準拠したロボット ハンドが、衝突時の損傷を最小限に抑えながらロボットの持ち上げ力を向上させるというアイデアを調査しました。 一般に、CFHは、X字型に配置されたXNUMXつの金属片でできており、摩擦を発生させることなく、ある位置で曲がったり曲がったりしながら、他の位置では剛性を維持できます。
「人間と相互作用するスマート産業用ロボットと協調型ロボットには、弾力性と強度の両方が必要です」と、DGIST BioRobotics and MechatronicsLabの責任者で研究チームを率いるDongwonYun氏は述べています。 「私たちの調査結果は、剛性構造とコンプライアント構造の両方の利点を組み合わせることができ、これにより両方の欠点を克服できることを示しています。」
チームは、各ロボットの指のセグメントを接続するCFHジョイントとして機能する金属ストリップを3Dプリントしました。これにより、ロボットの指は人間の手と同じように曲がったり真っ直ぐになったりします。 研究者たちは、ティッシュの箱、小さな扇風機、財布など、さまざまな物体をつかむロボットハンドの能力を実証した。 CFH ジョイントのロボット ハンドは、ピン ジョイントのロボット ハンドよりも 46.7% 高い衝撃吸収性を持つことが示されました。 また、完全に準拠したロボット ハンドよりも強力で、最大 XNUMX キログラムの物体を保持することができました。
これらの部分的に準拠したハンドを備えたロボットが、人間と一緒に、または人間と直接作業できるようになるには、さらなる改善が必要です。 研究者は、材料の追加の分析が必要であることに注意してください。また、最高の実用的なアプリケーションを特定するためのフィールド実験も必要です。
「産業と ヘルスケア ロボットが広く使用されている環境は動的で要求の厳しい場所であるため、ロボットのパフォーマンスを改善し続けることが重要です」と、DGIST の工学博士は述べています。 学生のヤン・ジュンモさん、最初の論文執筆者です。