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Development of lightweight and soft robot hands with many joints using shape memory gel and wire-driven mechanism

Research Project

Project/Area Number 19K04297
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionThe University of Shiga Prefecture

Principal Investigator

Yamano Mitsuhiro  滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (70323178)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywordsロボットハンド / ソフトロボット / ソフトロボティクス / ワイヤ駆動機構 / 形状記憶ゲル / ワイヤ駆動 / 腱駆動 / 多指ハンド / ゲルロボット / ロボット制御
Outline of Research at the Start

形状記憶ゲルという素材とワイヤ駆動機構を組み合わせ,軽量・柔軟で器用な動きが可能なロボットハンドとその制御方法を開発する.ロボットハンドについては,形状記憶ゲルを牽引用糸製ワイヤと組み合わせることで,多くの可動箇所を持つ指を,軽量に設計できるようにする.制御方法については,指の細かい位置決めも可能になるようにする.様々な対象物を把持する実験を行い,開発したロボットハンドの有効性を確かめる.

Outline of Final Research Achievements

We have developed some types of lightweight and many-joint robot hands using shape memory gel and wire-driven mechanism. In general, many-joint robot hands can be used for many kinds of tasks, but their weights tend to be large. We have achieved both lightness and many joints of the robot hands by using wire-driven mechanism and shape memory gel which is the material switchable between hardness and softness depending on its temperature. We have shown the effectiveness of the robot fingers and robot hands by some basic experiments. We have calculated some suitable motions for the structures of the robot hands.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

工場や物流施設等における省力化や人手不足解消のため,ロボットハンド技術の向上が近年,強く求められている.また,人と共同で作業できるロボットも望まれているが,人の近くで利用するロボットは,万一の衝突時の安全性確保のため,軽量であることが望ましい.本研究では,低コストで製造可能な軽量多関節ロボットハンドを開発しており,ロボットハンド技術の向上に寄与すると考えている.

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Development and motion analysis of a light and many-joint robot finger using shape memory gel and tendon-driven mechanism with arc route2022

    • Author(s)
      Mitsuhiro Yamano; Naoya Hanabata; Akira Okamoto; Toshihiko Yasuda; Yasutaka Nishioka; M.D. Nahin Islam Shiblee; Kazunari Yoshida; Hidemitsu Furukawa; Riichiro Tadakuma
    • Journal Title

      International Journal of Mechatronics and Automation (a revised and expanded version of 2021 IEEE ICMA Proceedings paper)

      Volume: Vol.9, No.2 Issue: 2 Pages: 99-111

    • DOI

      10.1504/ijma.2022.122325

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Robot Finger with Many Joints Driven by One Motor Using Shape Memory Gel and Tendon-Driven Mechanism2021

    • Author(s)
      Mitsuhiro Yamano, Naoya Hanabata, Akira Okamoto, Toshihiko Yasuda, Yasutaka Nishioka, MD Nahin Islam Shiblee, Kazunari Yoshida, Hidemitsu Furukawa, Riichiro Tadakuma
    • Journal Title

      Proceedings of 2021 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA)

      Volume: - Pages: 1472-1477

    • DOI

      10.1109/icma52036.2021.9512604

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prototype of 32-Joint Robot Hand Using Shape Memory Gel and Tendon-Driven Mechanism2021

    • Author(s)
      Yamano Mitsuhiro、Okamoto Akira、Miyoshi Ryuhei、Yasuda Toshihiko、Nishioka Yasutaka、Islam Shiblee MD Nahin、Yoshida Kazunari、Furukawa Hidemitsu、Tadakuma Riichiro
    • Journal Title

      Proceedings of 2021 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM)

      Volume: - Pages: 1-6

    • DOI

      10.1109/icm46511.2021.9385678

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 形状記憶ゲルとユニバーサルジョイントを用いた多関節ロボット指の開発2023

    • Author(s)
      下條紘輝,山野光裕,西岡靖貴,シブリ エムディ ナヒン イスラム,渡邉洋輔,吉田一也,古川英光,多田隈理一郎,片山仁志
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状記憶ゲルと腱駆動機構を用いて1モータで 駆動される多関節ロボット指の摩擦力低減のための改良2022

    • Author(s)
      花畑 直哉,山野 光裕,安田 寿彦,西岡 靖貴,シブリ エムディ ナヒン イスラム,吉田 一也,古川 英光,多田隈 理一郎
    • Organizer
      第40回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 形状記憶ゲルとユニバーサルジョイント骨格を用いた腱駆動型ロボット指の開発2022

    • Author(s)
      岡本曜,柴田大雅,山野光裕,安田寿彦,西岡靖貴,シブリ エムディ ナヒン イスラム,吉田一也, 古川英光,多田隈理一郎
    • Organizer
      2021年度 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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