面向轻量级四电机假手的稳定手内操作
机器人学
2026-01-13 v1
摘要
电动假手应轻量化以减轻用户负担，形状类似人手以符合美观要求，并且电机应内置以保护其免受损坏和污垢。此外，手内操作对于执行日常活动（例如在不同姿势之间转换，特别是通过旋转运动，比如从桌子上拿起笔后将其重新定向到书写姿势）是必要的。我们之前开发了PLEXUS手（精密-侧向外部操作手），一种由四个电机驱动的轻量级（311克）假手。该假手能够对各种物体进行精确抓握和侧向抓握之间的重新定向。然而，其控制器需要预定义的物体宽度，并且仅限于处理轻量级物体（重量不超过34克）。本研究通过采用电机电流反馈来解决这些局限性。结合该手先前优化的单轴拇指，这种方法通过估计物体宽度并调整食指位置以在重新定向过程中保持稳定的物体握持，实现了更稳定的操作。使用不同宽度（5-30毫米）和形状（圆柱体和棱柱体）的原始物体进行的实验验证，对轻量级物体实现了100%的成功率，并且即使对重达289克的铝制棱柱体也保持了高成功率（>=80%）。相比之下，在没有食指协调的情况下，对最重的289克棱柱体的性能下降到仅40%。该手还成功执行了多项日常任务，包括拧紧瓶盖和将笔定向到书写姿势。
引用
@article{arxiv.2601.07559,
title = {Stable In-hand Manipulation for a Lightweight Four-motor Prosthetic Hand},
author = {Yuki Kuroda and Tomoya Takahashi and Cristian C. Beltran-Hernandez and Kazutoshi Tanaka and Masashi Hamaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.07559},
year = {2026}
}