人間のようなハンドを設計したエンジニアたち – 脆弱な物体を握る

ミシガン州立大学のエンジニアチームは、従来のものよりも繊細な作業を行うことができる人間のようなハンドを設計して開発しました。この新しいロボットハンドは、脆弱で軽く、不規則な形状の物体を扱うことができます。

産業環境におけるロボット

産業環境は、ロボット技術の開発によって最も影響を受ける分野の一つです。ロボットは、物体の繰り返し把持と制御に頻繁に使用されます。

ロボットの人間の手の位置にある部分は、エンドエフェクタまたはグリッパーと呼ばれます。これが、新しい研究の焦点でした。この研究は、ソフトロボティクスに掲載されており、「ソフトヒューマノイドハンドと大きな把持力を持つフレキシブルハイブリッドプニューマチックアクチュエーター」と題されています。

チャン・ヨン・カオは、先行著者であり、ミシガン州立大学のソフトマシンとエレクトロニクス研究所の所長でもあります。カオは、パッケージング、機械工学、電気工学およびコンピューターエンジニアリングの助教授でもあります。

「新しいヒューマノイドハンドの設計は、ソフトとハードの гибきグリッパーです。従来の純粋なソフトハンドよりも大きな把持力を生成でき、同時に他の物体に対する正確な操作にもっとも安定しています」とカオは述べました。

ソフトハンドグリッパー

ソフトハンドグリッパーは、通常、物体が脆弱で軽く、不規則な形状を持つ場合に使用されます。しかし、ソフトハンドグリッパーには、鋭い表面、不均衡な負荷に対する把持の安定性の低さ、重い負荷に対する把持力の低さなど、多くの欠点があります。

カオと彼のチームは、新しいヒューマノイドハンドを設計する際に、果物の収穫や繊細な医療行為などの人間と環境の相互作用を考慮しました。彼らは、ほとんどの把持システムが、繊細な物体に対する堅い相互作用を必要とするタスクで効果的ではないことを判断しました。

チームによると、プロトタイプは、さまざまなタスクを実行できる、応答性が高く、軽量で、迅速なグリッパーを実証しました。

ソフトヒューマノイドハンドの異なる指は、フレキシブルハイブリッドプニューマチックアクチュエーター（FHPA）で作られており、その曲げは、加圧空気によって制御されます。このプロセスにより、各指が独立して制御できます。

「従来の剛性グリッパーは、一般的に、シンプルだが信頼性の高い剛性構造で作られており、大きな力、精度、繰り返し精度を生成するのに役立ちます」とカオは述べました。「提案されたソフトヒューマノイドハンドは、複雑な形状と脆弱な物体を把持することに対する優れた適応性と互換性を示しましたが、同時に、重い負荷を持ち上げるために強いクランプ力を発揮するための高い剛性レベルも維持しました」

FHPA

FHPAは、硬い部品と柔らかい部品で構成されています。

「ソフトグリッパーの変形性、適応性、柔軟性の利点を維持しながら、アクチュエーターの剛性から生じる大きな出力力を維持することができます」とカオは述べました。

カオによると、新しく開発されたヒューマノイドハンドは、果物の収穫、自動包装、医療行為、外科用ロボットなどのタスクで使用できます。

チームは、今後の研究で、カオの以前の開発である「スマート」グリッパーと組み合わせ、グリッパー材料に印刷センサーを統合し、ハイブリッドグリッパーと「ソフトアーム」モデルを組み合わせ、ロボットの人間の動作のより正確な表現につなげたいと考えています。