ASME Letters in Translational Robotics·10月5日 · 周一论文农业人工智能与决策模型阅读 0
Design and stability analysis of an underactuated hand with passively rotating fingers
Léonie Plancoulaine · Sylvain Guégan · Franck Plestan 等 4 人
论文解读
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设计并分析了一种欠驱动空间旋转手指的机械手，实现多种抓取并验证稳定性。
方法
采用被动旋转关节与差动机构，仅两指节，理论建模加机械原型实验验证。
发现
欠驱动设计降低复杂度与成本，同时保持对多种形状的自适应抓取能力。
机会点
可探索将此类欠驱动手用于农业非结构化环境，结合视觉与自适应控制实现自主采摘。
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该论文为机器人学基础研究，仅摘要末尾提及农业机器人应用场景，与三农、农业信息化主题无实质关联，不建议进入每日精选。
原文摘要
本文提出了一种具有空间运动能力的欠驱动机械手指的创新设计与稳定性分析，旨在提升机器人手的抓取灵巧性。该手指结构在其基部集成了一个转动关节，能够实现被动空间旋转，从而支持圆柱形和球形抓取。每根手指仅有两个指节，该设计在简化运动学复杂度的同时支持精确抓取和包络抓取。本文引入了基于接触力在手指基部关节处产生的力矩的稳定性判据，以确保可靠的物体抓取并防止操作过程中的弹出。研究还考察了一种差动机构，该机构将单一驱动力矩分配至多根手指，实现自适应且协调的运动。该机构增强了手部以最少预抓取调整抓取多种物体形状的能力，利用被动性实现自主适应。理论研究成果通过全机械原型进行了实验验证，展示了执行圆柱形、球形、平行和包络抓取的多功能性。欠驱动——既包括单根手指内部的欠驱动，也包括多根手指之间的欠驱动——的集成降低了机械复杂度、成本和控制难度，同时保持了功能适应性。这项工作推进了顺应性机器人手的发展，适用于需要灵巧性和鲁棒性的应用场景，如农业机器人、物流、辅助技术和废物分拣。未来研究将聚焦于驱动自动化与控制策略优化，以进一步提升抓取稳定性和精度，为非结构化环境中的自主操作铺平道路。