Compared to human hands, the conventional robot hands are heavier due to too much number of actuators. Human hands have 20 DOF. To implement DOF of human hands, the conventional robot hands are designed with many joints. To control each joint, many actuators are used. Due to weights of actuators, robot hands are heavy. In this thesis, underactuated robot hand with modified coupled joint is newly proposed to overcome the problems of the conventional robot hands, for example, weights, finger tip forces, etc. With underactuated system, robot hand in this thesis only weight 318.8g. Modified coupled joint is the mechanism that bio-inspired from human hand’s movements. PIP joint and DIP joint are coupled and move together until robot hand contacts the surface of object. After contact, DIP joint is opened and it makes normal force increased. Additionally dual mode drive mechanism is applied to robot hands. Dual mode drive mechanism is one of twisted string actuation. The analysis of mechanisms is done. Furthermore, the simulations and the experiments are performed to verify the performance of modified coupled joint in 3 cases. The force increase by 83.11% maximumly.
사람의 손과 비교하여 기존의 로봇 핸드들은 사용된 구동기의 개수가 많아 무겁다. 사람의 손은 20개의 자유도를 갖는다. 사람의 손과 같이 20개의 자유도를 구현하기 위하여 기존의 로봇 핸드들은 다수의 관절을 설계하였다. 이 관절들을 각각 제어하기 위하여 많은 구동기가 사용되었으며 그것의 무게로 인하여 로봇핸드가 무거워졌다. 본 연구에서는 수정된 구속 관절을 적용한 언더엑츄에이티드 로봇 핸드를 제안함으로써 기존의 로봇 핸드들의 문제점인 무거운 무게와 약한 힘을 극복하고자 하였다. 언더엑츄에이티드 시스템을 로봇에 적용한 본 연구의 로봇 핸드의 경우 무게가 318.8g이 나간다. 수정된 구속 관절은 사람의 손의 움직임을 모방한 것으로 손가락의 끝 관절과 중간 관절이 물체에 닿기 전까지는 구속되어 움직이는 것을 응용한 것이다. 물체와의 접촉 직후, 끝 관절이 펴지면서 수직한 방향의 힘이 증가하도록 설계하였다. 추가로 듀얼 모드 구동 메커니즘을 로봇 핸드에 적용하였다. 듀얼 모드 구동 메커니즘은 일종의 줄꼬임 메커니즘이다. 각 메커니즘에 대한 분석이 이루어졌으며 시뮬레이션과 실험이 행해졌다. 실험은 수정된 구속 관절의 성능을 검증하기 위하여 3가지 조건에 대하여 행해졌으며 그 결과 최대 83.11%의 힘이 증가함을 확인하였다.
