Development of a novel robotic hand with soft materials and rigid structures

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作者
Yongyao Li,Ming Cong,Dong Liu,Yu Du,Minjie Wu,Clarence W. de Silva
出处
期刊:Industrial Robot-an International Journal [Emerald (MCB UP)]
卷期号:48 (6): 823-835 被引量:4
标识
DOI:10.1108/ir-01-2021-0013
摘要

Purpose Rigid robotic hands are generally fast, precise and capable of exerting large forces, whereas soft robotic hands are compliant, safe and adaptive to complex environments. It is valuable and challenging to develop soft-rigid robotic hands that have both types of capabilities. The paper aims to address the challenge through developing a paradigm to achieve the behaviors of soft and rigid robotic hands adaptively. Design/methodology/approach The design principle of a two-joint finger is proposed. A kinematic model and a stiffness enhancement method are proposed and discussed. The manufacturing process for the soft-rigid finger is presented. Experiments are carried out to validate the accuracy of the kinematic model and evaluate the performance of the flexible body of the finger. Finally, a robotic hand composed of two soft-rigid fingers is fabricated to demonstrate its grasping capacities. Findings The kinematic model can capture the desired distal deflection and comprehensive shape accurately. The stiffness enhancement method guarantees stable grasp of the robotic hand, without sacrificing its flexibility and adaptability. The robotic hand is lightweight and practical. It can exhibit different grasping capacities. Practical implications It can be applied in the field of industrial grasping, where the objects are varied in materials and geometry. The hand’s inherent characteristic removes the need to detect and react to slight variations in surface geometry and makes the control strategies simple. Originality/value This work proposes a novel robotic hand. It possesses three distinct characteristics, i.e. high compliance, exhibiting discrete or continuous kinematics adaptively, lightweight and practical structures.
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