This paper focuses on a development of an anthropomorphic robot hand. Human hand is able to dexterously grasp and manipulate various objects with not accurate and sufficient, but inaccurate and scarce information of target objects. In order to realize the ability of human hand, we develop a robot hand and introduce a control scheme for stable grasping by using only kinematic information. The developed anthropomorphic robot hand, KITECH Hand, has one thumb and three fingers. Each of them has 4 DOF and a soft hemispherical finger tip for flexible opposition and rolling on object surfaces. In addition to a thumb and finger, it has a palm module composed the non-slip pad to prevent slip phenomena between the object and palm. The introduced control scheme is a quitely simple based on the principle of virtual work, which consists of transposed Jacobian, joint angular position, and velocity obtained by joint angle measurements. During interaction between the robot hand and an object, the developed robot hand shows compliant grasping motions by the back-drivable characteristics of equipped actuator modules. To validate the feasibility of the developed robot hand and introduced control scheme, collective experiments are carried out with the developed robot hand, KITECH Hand.
As a basic experiment for robot hand for transplanting plug seedling, the experimental robot hand system which moves up and downward vertically, and allows hand blade to open and close was made. The system was constructed with the robot hand mechanism, the tray, the plug seedling, and the measuring equipments. The penetrating force and holding efficiency were analyzed according to the soil moisture and the variation of hand blade angle. The highest holding efficiency could be obtained at the penetrating angle of approximately from 0 to 0.36 degree and at the moisture content of soil from 71% to 75%. The external force acted on the robot hand should maximum force when the robot hand was penetrated to soil, minimum of approximately 30.4 N when the penetrating angle was 0$^{\circ}$ and moisture content was 66-70%. It was increased with increasing or decreasing the Penetrating angle from 0 degree and also with increasing or decreasing the moisture content of soil from 66-70%. For optimal design of the robot hand and manipulator, the external force acted on robot hand had to be based on the returning force of soil, when the robot hand was penetrated to the soil. In consideration of safety ratio, the appropriate external force seemed to be 39-49 N.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.9
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pp.964-970
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2014
In this study we have developed an anthropomorphic robot hand and arm by using tendon-tubes which can be used for people's everyday life as a robot's dynamic power transmission device. Most previous robot hands or arms had critical problem on dynamic optimization due to heavy weight of power transmission parts which placed on robot's finger area or arm area. In order to resolve this problem we designed light-weighted robot hand and arm by using tendon-tubes which were consisted of many articulations and links just like human's hand and arm. The most prominent property of this robot hand and arm is reduction of the weight of robot's power transmission part. Reduction of weight of robot's power transmission parts will allow us to develop energy saving and past moving robot hands and arms which can be used for artificial arms. As a first step for real development in this study we showed structural design and demonstration of simulation of possibility of a robot hand and arm by tendon-tube. In the future research we are planning to verify practicality of the robot hand and arm by applying sensing and controlling method to a specimen.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.3
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pp.300-305
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2009
This paper describes the intelligent robot's hand with three-axis finger force sensors for an intelligent robot. In order to grasp an unknown object safely, it should measure the mass of the object, and determine the grasping force using the mass, then control the robot's fingers with the grasping force. In this paper, the intelligent robot's hand for an intelligent robot was developed. First, the three-axis finger force sensors were designed and manufactured, second, the intelligent robot's hand with three-axis finger force sensors were designed and fabricated, third, the high-speed control system was designed and manufactured using DSP( digital signal processor), finally, the characteristic test to grasp an unknown object safely was carried out. It was confirmed that the developed intelligent robot's hand could grasp an unknown object safely.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.7
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pp.1357-1365
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2002
A robot hand is used to transport the glass substrate in TFT-LCD manufacturing process. Carbon/epoxy composite is one of the best materials for this kind of robot hand application, due to their lightweight, high stiffness, and good damping characteristics. Major requirement of the robot hand is given as allowable deflection under weight loading of glass substrate and robot hand itself. In this thesis, a carbon/epoxy robot hand was analyzed using finite element method and beam theory to determine the deflection of the hand under the loading that is equivalent to actual weight. Because natural frequency is one of the major interests in robot hand design for TFT-LCD manufacturing process, modal analysis is also conducted using finite element method and beam theory. A robot hand was manufactured, and actual deflection and natural frequency were measured to verify the analysis results and compliance to requirement. The test results showed good agreement with analysis results.
The calibration of the robot system with a visual sensor consists of robot, hand-to-eye, and sensor calibration. This paper describe a new technique for computing 3D position and orientation of a 3D sensor system relative to the end effect of a robot manipulator in an eye-on-hand robot configuration. When the 3D coordinates of the feature points at each robot movement and the relative robot motion between two robot movements are known, a homogeneous equation of the form AX : XB is derived. To solve for X uniquely, it is necessary to make two robot arm movements and form a system of two equation of the form: A$_1$X : XB$_1$ and A$_2$X = XB$_2$. A closed-form solution to this system of equations is developed and the constraints for solution existence are described in detail. Test results through a series of simulation show that this technique is simple, efficient, and accurate fur hand/eye calibration.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.6
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pp.63-68
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2000
This paper describes the conceptual design of new robot hand by type synthesis. The conventional robot hands with rotational movement have bad controllability because the distance between the final rotational joint and the center of things grasped is changed according to the size of things grasped. This paper uses the systematic procedure of type synthesis and the knowledge for designing robot hands. The new 6-bar Watt I type conceptual robot hand with rectilinear translational movement is proposed.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.5
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pp.51-57
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2011
The lightweight and compact actuator with high power is required to perform motion with multiple degrees of freedom. To reduce the size and inertia of a robot manipulator, the mechanical transmission system is used. The shape memory alloy(SMA) is similar to the muscle-tendon-bone network of a human hand. However, there are some drawback and nonlinearity, such as the hysteresis and the stress dependence. In this paper, the design of the underactuated robot hand is studied. The 3-finger dexterous hand is driven by the SMA actuator using segmental mechanism. This digital approach enables to overcome the nonlinearity of SMA wire. The translational displacement of SMA actuator required to bend a phalanx of the underactuated robot hand is estimated and the bending angle of the underactuated robot hand according to input displacement of SMA actuator is predicted by the multi-body dynamic analysis.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.2
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pp.98-104
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2005
A glass transfer robot is used for handling LCDs in the production line of flat panel displays under clean environments. During glass transfer operations of the robot, chattering phenomenon occurs at the robot hand. This deteriorates the accuracy and repeatability of the end-effector of the robot. In this paper, we present the kinematic solution of the robot and then analyze the cause of this chattering phenomenon in view of the mechanism and servo control and propose a practical solution that can reduce the chattering significantly at the robot hand of the glass transfer robot.
In this paper, a three-fingered anthropomorphic robot hand, called SKK Robot Hand 1, is presented. By employing a two-DOF joint mechanism, called Double Active Universal Joint (abbreviated as DAUJ from now on) as its metacarpal joint, the hand makes it possible to mimic humanlike motions. We begin with addressing the motivation of the design and mention how the anthropomorphic feature of a human is realized in the design of SKK Hand I Also, the mechanism of the hand is explained in detail, and advantages in its modular design are discussed. The proposed hand is developed for use as a testbed for dextrous manipulation. It is expected to resolve the increasing demand for robotic applications in unstructured environments. We describe its hardware construction as well as the controller structure including the preliminary results of experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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