ロボット工学で使用するための人間の指の腱毛局システムにおける摩擦相互作用のモデリング

人間の指の生理学的研究は、腱毛局の摩擦が、高負荷の静的後期構成における総出力力のかなりの割合（9-12％）を占めることを示しています。このような現象は、（1）生産力の増加、または（2）エネルギー消費とアクチュエータの重量の減少をもたらす可能性があるため、ロボットおよび補綴用途に悪用される可能性があります。この研究では、人間の指の単純な摩擦、2リンク、1度のフリードームモデルが作成されました。このモデルは、in vitroのヒト指のデータに対して検証され、その動作は選択された生理学的パラメーターに関して調べられます。結果は、アクチュエータの質量と出力力のための腱駆動のロボット指に摩擦を組み込むことの明確な利点を示しています。確かに、高負荷の手握りの大部分がエクセントリックである場合、腱駆動の補綴手の交換に摩擦を組み込むことの明確な利点があります。

Physiological studies of the human finger indicate that friction in the tendon-pulley system accounts for a considerable fraction of the total output force (9-12%) in a high-load static posteccentric configuration. Such a phenomenon can be exploited for robotic and prosthetic applications, as it can result in (1) an increase of output force or (2) a reduction of energy consumption and actuator weight. In this study, a simple frictional, two-link, one-degree-of-freedom model of a human finger was created. The model is validated against in vitro human finger data, and its behavior is examined with respect to select physiological parameters. The results point to clear benefits of incorporating friction in tendon-driven robotic fingers for actuator mass and output force. If it is indeed the case that the majority of high-load hand grasps are posteccentric, there is a clear benefit of incorporating friction in tendon-driven prosthetic hand replacements.