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Présentation de la main Hydra : Un nouveau préhenseur robotique

La main Hydra s'adapte à sa prise pour différents objets avec juste deux moteurs.

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Les mains humaines peuvent attraper plein de choses différentes parce qu'elles peuvent changer leur façon de Saisir les objets. Cette capacité à passer d'une prise forte à un toucher délicat permet aux humains de tenir tout, des gros bocaux aux fruits fragiles. Mais créer une main robotique qui fait la même chose a été difficile. Beaucoup de robots ont essayé de résoudre ça en ajoutant plus de pièces et de capteurs, mais ça peut compliquer le contrôle et la sécurité.

La Hydra Hand est un nouveau type de pince robotique qui résout ces problèmes d'une manière différente. Elle a quatre doigts et utilise seulement deux moteurs pour passer d'une prise forte à une prise délicate. La conception lui permet d'adapter sa prise selon la forme et la taille des objets qu'elle tient. Ça veut dire qu'elle peut tenir deux objets en même temps, ce qui en fait un outil utile pour plein de tâches.

Comment fonctionne la Hydra Hand

Un truc impressionnant avec la Hydra Hand, c'est sa capacité à changer de mode. Dans un mode, elle peut saisir fermement des objets plus grands et aux formes bizarres. Dans un autre mode, elle peut tenir délicatement des objets petits ou sensibles. Ce changement se fait grâce à son design astucieux, qui comprend une base rotative permettant aux doigts de changer facilement de position.

La Hydra Hand a été testée avec différents objets pour prouver qu'elle peut être polyvalente dans sa prise. Elle a pu attraper à la fois des objets durs comme des outils et des objets plus souples comme des vêtements. Les tests incluaient la tâche délicate de cueillir des raisins. La pince a d'abord tenu une grappe de raisins puis a délicatement pris un seul raisin sans l'abîmer.

Le défi de mimer les mains humaines

Le principal défi dans la création de mains robotiques, c'est d'égaler la polyvalence des mains humaines. Contrairement aux mains humaines qui peuvent facilement s'ajuster à n'importe quelle forme ou poids, les mains robotiques galèrent souvent dans des environnements imprévisibles. Ça vient de plusieurs facteurs, y compris la difficulté à juger différents points de contact, la présence de plusieurs objets, et comment s'adapter à des formes inattendues.

Beaucoup de chercheurs ont essayé de résoudre le problème en ajoutant plus de pièces qui peuvent bouger indépendamment. Certaines mains imitent de près les doigts humains, mais ça peut rendre le contrôle de la pince très compliqué. Une solution plus simple est d'utiliser moins de pièces mobiles mais de les concevoir de manière à offrir plus de flexibilité.

La Hydra Hand utilise un nombre réduit de pièces en mouvement de manière intelligente. Au lieu de beaucoup de moteurs, elle utilise habilement l'undreactuation, où un seul moteur peut contrôler plusieurs doigts. Ça permet une large gamme de mouvements et simplifie énormément le contrôle.

Le design de la Hydra Hand

La Hydra Hand est faite pour ressembler à une main humaine en taille et en forme. Chaque doigt est conçu pour être similaire à ceux d'un adulte, ce qui l'aide à saisir les objets efficacement. Le design comprend deux types de doigts différents qui aident pour les Prises fortes et précises. La base rotative permet aux doigts de changer de configuration, la rendant adaptée à différentes tâches de préhension.

Les doigts travaillent ensemble par paires, ce qui permet un mouvement indépendant lors de la prise. Quand les doigts coopèrent, ils peuvent s'adapter à la forme des objets qu'ils saisissent. C'est important lors de la manipulation d'objets aux formes irrégulières, garantissant une prise forte et sécurisée.

Évaluation de la performance

La Hydra Hand a été soumise à divers tests pour voir comment elle pouvait saisir différents types d'objets. Ces tests impliquaient de saisir à la fois des objets solides et des articles souples. Pendant ces évaluations, la pince devait adapter sa prise selon l'objet qu'elle tenait.

Pour les objets solides, la Hydra Hand a généralement bien fonctionné, réussissant à saisir des objets de tailles variées. Cependant, elle a parfois eu du mal avec des objets très petits ou plats parce que son design repose sur le fait que les doigts se rencontrent à un certain point. Ça peut créer des difficultés dans des situations où l'objet ne présente pas de caractéristique de préhension claire.

En manipulant des articles souples, la pince a montré sa polyvalence. Elle pouvait saisir des vêtements et les manipuler sans endommager le tissu. La capacité à gérer différentes textures et tailles a rendu la Hydra Hand efficace dans ces scénarios.

Techniques de préhension utilisées

La Hydra Hand utilise différentes techniques de préhension selon son mode. En mode de préhension forte, les doigts travaillent ensemble pour former une prise solide autour d'un objet. Ça permet à la pince de tenir des objets plus lourds et de forme irrégulière en toute sécurité.

D'un autre côté, en mode de précision, la main s'ajuste pour fournir un toucher délicat. Ce mode est essentiel pour des tâches comme prendre un seul raisin ou d'autres petits objets fragiles. Le design garantit que les doigts peuvent tenir ces objets fermement sans les écraser.

Polyvalence en action

Une des démonstrations les plus impressionnantes des capacités de la Hydra Hand a eu lieu pendant la tâche délicate de manipulation des raisins. En utilisant son mode de préhension sphérique, elle a pu entourer une grappe de raisins sans exercer trop de pression, évitant ainsi tout dommage. Après avoir réussi à tenir la grappe, la pince est passée en mode de précision pour prendre soigneusement un raisin.

Cette transition soignée d'une prise forte à un toucher délicat met en valeur le design innovant de la Hydra Hand. La capacité à changer de mode facilement lui donne un avantage pratique dans des scénarios réels où différents types de prises sont nécessaires.

Développements futurs

Aussi réussie que soit la Hydra Hand, il reste encore des domaines à améliorer. Les développements futurs se concentreront sur l'amélioration de sa capacité à générer des forces plus fortes en mode de précision. Il y a aussi des projets pour explorer comment la pince peut être utilisée dans des tâches plus complexes, comme manipuler divers objets dans un environnement plus dynamique.

En perfectionnant son design et ses capacités, la Hydra Hand pourrait devenir un outil essentiel pour diverses applications, de la fabrication à la santé. Son adaptabilité et son efficacité pourraient ouvrir la voie à des systèmes de préhension robotique plus avancés qui imitent encore plus étroitement la dextérité des mains humaines.

Conclusion

La Hydra Hand représente un développement excitant dans le domaine de la robotique. En combinant un design simple avec une fonctionnalité avancée, elle peut passer d'une prise forte à une manipulation délicate avec aisance. Sa capacité à gérer une large gamme d'objets en fait un outil précieux pour de nombreuses tâches différentes.

Cette pince innovante montre un bon potentiel dans les applications robotiques où la dextérité est clé, et ses futurs développements pourraient encore améliorer ses capacités. En continuant à améliorer son design, la Hydra Hand pourrait jouer un rôle significatif dans l'évolution des systèmes de préhension robotique.

Source originale

Titre: The Hydra Hand: A Mode-Switching Underactuated Gripper with Precision and Power Grasping Modes

Résumé: Human hands are able to grasp a wide range of object sizes, shapes, and weights, achieved via reshaping and altering their apparent grasping stiffness between compliant power and rigid precision. Achieving similar versatility in robotic hands remains a challenge, which has often been addressed by adding extra controllable degrees of freedom, tactile sensors, or specialised extra grasping hardware, at the cost of control complexity and robustness. We introduce a novel reconfigurable four-fingered two-actuator underactuated gripper -- the Hydra Hand -- that switches between compliant power and rigid precision grasps using a single motor, while generating grasps via a single hydraulic actuator -- exhibiting adaptive grasping between finger pairs, enabling the power grasping of two objects simultaneously. The mode switching mechanism and the hand's kinematics are presented and analysed, and performance is tested on two grasping benchmarks: one focused on rigid objects, and the other on items of clothing. The Hydra Hand is shown to excel at grasping large and irregular objects, and small objects with its respective compliant power and rigid precision configurations. The hand's versatility is then showcased by executing the challenging manipulation task of safely grasping and placing a bunch of grapes, and then plucking a single grape from the bunch.

Auteurs: Digby Chappell, Fernando Bello, Petar Kormushev, Nicolas Rojas

Dernière mise à jour: 2023-09-26 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2309.14266

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.14266

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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