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와이어 기반의 적응형 로봇 핸드
Tendon-driven Adaptive Robot Hand 원문보기

로봇학회논문지 = The journal of Korea Robotics Society, v.9 no.4, 2014년, pp.258 - 263  

유홍선 (Mechatronics, Korea University) ,  김민철 (Mechanical Engineering, Korea University) ,  송재복 (Mechatronics, Korea University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An adaptive robot hand (AR-Hand) has a stable grasp of different objects in unstructured environments. In this study, we propose an AR-Hand based on a tendon-driven mechanism which consists of 4 fingers and 12 DOFs. It weighs 0.5 kg and can grasp an object up to 1 kg. This hand based on the adaptive...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 와이어 기반의 적응형 파지가 가능한 적응형 로봇 핸드(AR-Hand)의 메커니즘을 제안하고 개발하였다. 그리고 AR-Hand를 이용하여 다양한 물체의 파지가 안정적으로 수행되는 것을 다양한 실험을 통하여 검증하였으며, 이로부터 총 12 자유도의 AR-Hand는 와이어 메커니즘 기반의 적응형 파지를 제공하므로 다양한 형상과 크기의 물체를 안정적으로 파지가 가능하다는 결론을 도출하였다.

가설 설정

  • (b)와 같이 관절 1이 α만큼 회전하고, 관절 2는 첫 번째 관절의 회전 변위 α에 일정한 비율 k만큼 회전하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
부족 구동 메커니즘 기반의 로봇 핸드의 장점? 최근 다양한 형상의 물체를 효과적으로 파지할 수 있는 저렴한 로봇 핸드가 활발히 개발되고 있다. 로봇 핸드의 관절 수보다 작은 수의 액츄에이터를 갖는 부족 구동 메 커니즘(under-actuated mechanism) 기반의 로봇 핸드는 최소한의 액츄에이터만을 이용하므로 낮은 가격으로 제작이 가능하고, 실용성이 우수하다[2]. 이들 로봇 핸드는 와이어 기반의 메커니즘과 링크 기반의 메커니즘으로 분류된다.
사람의 손과 같이 다양한 작업을 하는데 유리한 로봇 핸드 연구가 수행되어진 이유는? 이에 따라 다양한 물체를 안정적으로 파지할 수 있는 로봇 핸드의 필요성이 증대되고 있다[1]. 기존에는 그리퍼가 산업용 로봇의 말단장치로 널리 적용되었지만, 그리퍼의 경우 손가락 부분에 관절이 없거나 또는 종속된 하나의 관절만을 갖는다. 이러한 적은 수의 그리퍼는 다양한 형상과 형태의 물체를 파지하는 데 있어 제한적이다[2].
Utah/MIT Hand의 특징은? 또한 대부분의 로봇 핸드의 각 관절마다 액츄에이터가 삽입되어 능동적으로 구동되며, 이를 구동하기 위하여 다양한 센서 시스템과 복잡한 제어 알고리즘을 필요로 한다. 대표적으로 사람의 손과 유사하게 5개의 손가락으로 구성된 Utah/MIT Hand[3]는 35개의 공압 액츄에이터가 사용되어 총 33자유도를 갖는다. 그리고 각 관절의 회전 변위 측정용 센서와 장력 측정용 센서 등 많은 센서와 액츄에이터를 이용하여 사람과 유사한 모션을 구현하기 위해 매우 복잡한 제어 시스템이 이용된다. DLR Hand II[4] 또한 사람의 손과 유사한 크기에 5개의 손가락을 가지고 있는데, 각 손가락의 3개의 관절에 BLDC 모터와 관절 토크센서 및 손 끝에는 6축 힘/토크 센서가 부착되어 있다.
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참고문헌 (14)

  1. E. H. Kim, S. W. Lee, and Y. K. Lee, "A Dexterous Robot Hand with a Bio-mimetic Mechanism," Int. J. Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 12, No. 2, pp. 227-235, 2011. 

  2. Li Guoxuan, Li Bowen, Sun Jie, Zhang Wenzeng, Sun Zhenguo, and Chen Qiang, "Development of a Directly Self-adaptive Robot Hand with Pulley-belt Mechanism," Int. J. of Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 14, No. 8, pp. 1361-1368, 2013. 

  3. S. C. Jacobsen, E. K. Iversen, D. F. Knutti, R. T. Johnson, and K. B. Biggers, "Design of The UTAH/M.I.T. Dexterous Hand", IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Vol. 3, pp. 1520-1532, 1986. 

  4. J. Butterfass, M. Grebenstein, H. Liu, and G. Hirzinger, "DLR-Hand II: next generation of a dexterous robot hand", IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Vol. 1, pp. 109-114, 2001. 

  5. J. K. Salisbury, and J. J. Craig, "Articulated Hands: Force Control and Kinematic Issues," Int. Journal of Robotics Research, Vol. 1, No. 1, pp. 4-17, 1982. 

  6. H. D. Yang, S. W. Park, J. H. Park, J. H. Bae, and M. H. Baeg, "Development of a 16 DOF Anthropomorphic Robot Hand with Back-Drivability Joint for Stable Grasping," The Journal of Korea Robotics Society, Vol. 6, No. 3, pp. 220-229, 2011. 

  7. J. Y. Chun, B. J. Choi, H. S. Chae, H. P. Moon, and H. R. Choi, "Design and Control of Anthropomorphic Robot hand," The Journal of Korea Robotics Society, Vol. 5, No. 2, pp. 102-109, 2010. 

  8. F. Lotti, P. Tiezzi, G. Vassura, L. Biagiotti, G. Palli, and C. Melchiorri, "Development of UB Hand 3: Early Results," IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp. 4488-4493, 2005. 

  9. A. M. Dollar, and R. D. Howe, "The SDM hand as a prosthetic terminal device: A feasibility study," IEEE 10th Int. Conf. on Rehabilitation Robotics, pp. 978-983, 2007. 

  10. G. Grioli, M. Catalano, E. Silvestro, S. Tono, and A. Bicchi, "Adaptive Synergies: an approach to the design of under-actuated robotic hands," IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, pp. 1251-1256, 2012. 

  11. R. Lazzarini, M. R. Cutkosky, and P. Dario, "The SPRING Hand: Development of a Self-Adaptive Prosthesis for Restoring Natural Grasping," Autonomous Robots, Vol. 16, pp. 125-141, 2004. 

  12. J. L. Pons, E. Rocon, R. Ceres, D. Reynaerts, B. Saro, S. Levin, and W. Van Moorleghem, "The MANUS-HAND Dextrous Robotics Upper Limb Prosthesis: Mechanical and Manipulation Aspects," Autonomous Robots, Vol. 16, No. 2, pp. 143-163, 2004. 

  13. W. Licheng, G. Carbone, and M. Ceccarelli, "Designing an underactuated mechanism for a 1 active DOF finger operation," Int. J. Mechanism and Machin Theory, Vol. 44, pp. 336-348, 2009. 

  14. A.T. Miller, S. Knoop, H. I. Christensen, and P. K. Allen "Automatic grasp planning using shape primitives," IEEE Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, Vol. 2, pp. 1824-1829, 2003. 

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