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Design and Geometric Motion Planning Studies of a Novel Agile 3-DoF Fingertip Grasping Mechanism

研究課題

研究課題/領域番号 21K20391
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

Tafrishi Seyed・Amir  東北大学, 工学研究科, 特任助教 (40912332)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードGeometric mechanics / Differential geometry / Motion planning / Control / Agile fingertip / Dexterous manipulation / Design / Robots / Robotics / Path planning / Agile fingertips
研究開始時の研究の概要

Humans use their fingers to manipulate grasped objects, namely food and clothes, by rotating the touched fingertips. This ability is very important in the stability of grasped objects. With inspiration from this property, we will develop new agile rolling fingertips that can be used in commercially available robotic hands. Also, this research will investigate the theoretical challenges in developing proper motion planning for these agile fingertips using differential geometry. The ultimate goal is to develop controllable and agile fingertips that can grasp and manipulate soft and hard objects.

研究実績の概要

The research aim was to study the spin-rolling contacts on different surfaces. We investigate the problem from a mechanism design and motion planning point of view. We were able to develop new Darboux-frame-based kinematics for easing the motion planning problem by transforming an underactuated rolling contact model to a fully-actuated one. Next, we developed a motion planning strategy using the iterative algorithm with geometric functions. Also, the spin-rolling fingertip that resembles the spin-rolling sphere on the generic surface is investigated. Finally, we developed a new driving mechanism for spin-rolling fingertips. We tested different actuation strategies to achieve an agile fingertip for the grasping mechanisms. With the extension of the study to assistive geometric controllers, we were able to publish our findings in different journals and conferences. We are planning to publish our new mechanism in international journals in the near future.

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] CARE: Cooperation of ai Robot Enablers to Create a Vibrant Society2023

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Ankit A.、Tafrishi Seyed Amir、Salazar Luces Jose V.、Seto Fumi、Hirata Yasuhisa
    • 雑誌名

      IEEE Robotics & Automation Magazine

      巻: 30 号: 1 ページ: 8-23

    • DOI

      10.1109/mra.2022.3223256

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discretization and Stabilization of Energy-Based Controller for Period Switching Control and Flexible Scheduling2022

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir、Dai Xiaotian、Hirata Yasuhisa、Burns Alan
    • 雑誌名

      2022 American Control Conference (ACC)

      巻: 1 ページ: 5755-5761

    • DOI

      10.23919/acc53348.2022.9867252

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Motion Planning of a Spin-Rolling Sphere on a Plane2022

    • 著者名/発表者名
      Seyed Amir Tafrishi, Mikhail Svinin, Motoji Yamamoto, Yasuhisa Hirata
    • 雑誌名

      Regular and Chaotic Dynamics

      巻: NAN

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Line-Circle-Square (LCS): A multilayered geometric filter for edge-based detection2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir、Dai Xiaotian、Esmaeilzadeh Kandjani Vahid
    • 雑誌名

      Robotics and Autonomous Systems

      巻: 137 ページ: 103732-103732

    • DOI

      10.1016/j.robot.2021.103732

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Motion Estimation Filter for Inertial Measurement Unit With On-Board Ferromagnetic Materials2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir、Svinin Mikhail、Yamamoto Motoji
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 3 ページ: 4939-4946

    • DOI

      10.1109/lra.2021.3067301

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Darboux-frame-based parametrization for a spin-rolling sphere on a plane: A nonlinear transformation of underactuated system to fully-actuated model2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir、Svinin Mikhail、Yamamoto Motoji
    • 雑誌名

      Mechanism and Machine Theory

      巻: 164 ページ: 104415-104415

    • DOI

      10.1016/j.mechmachtheory.2021.104415

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inverse dynamics of underactuated planar manipulators without inertial coupling singularities2021

    • 著者名/発表者名
      Seyed Amir Tafrishi, Mikhail Svinin and Motoji Yamamoto
    • 雑誌名

      Multibody System Dynamics

      巻: 52 号: 4 ページ: 407-429

    • DOI

      10.1007/s11044-021-09788-8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] PSM: A Predictive Safety Model for Body Motion Based On the Spring-Damper Pendulum2022

    • 著者名/発表者名
      S.A. Tafrishi, A. A. Ravankar and Y. Hirata
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cooperation of Assistive Robots to Improve Productivity in the Nursing Care Field2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirata, J. Salazar, A. A. Ravankar and S.A. Tafrishi
    • 学会等名
      International Symposium of Robotics Research (ISRR)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discretization and Stabilization of Energy-based Controller for Period Switching Control and Flexible Scheduling2022

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir, Dai Xiaotian, Hirata Yasuhisa, Burns Alan
    • 学会等名
      2022 IEEE American Control Conference (ACC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An experimental study on energy-based control of rigid parallel series elastic actuator2021

    • 著者名/発表者名
      Krishnanand Mavinkurve Ujjal ,Tafrishi Seyed Amir , Kanada Ayato , Honda Koki , Nakashima Yasutaka , Yamamoto Motoji
    • 学会等名
      2021 World Automation Congress (WAC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An energy based control for vibration suppression in a rigid parallel series elastic actuator2021

    • 著者名/発表者名
      Krishnanand Mavinkurve Ujjal ,Tafrishi Seyed Amir , Kanada Ayato , Yamamoto Motoji
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Geometric Assistive Controller for the Users of Wheeled Mobile Robots without Desired States2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi, Seyed Amir and Ravankar, Ankit A. and Salazar Luces, Hirata, Yasuhisa
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of an Avatar Robot with a Physically Immersive Telepresence2021

    • 著者名/発表者名
      Hertenberg Koen, Salazar Jose , Amir Tafrishi Seyed, A Ravankar Ankit , Hirata Yasuhisa
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Novel Assistive Controller Based on Differential Geometry for Users of the Differential-Drive Wheeled Mobile Robots2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir, Ravankar Ankit A., Jose Salazar, Yasuhisa Hirata
    • 学会等名
      2022 International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Immersive Virtual Walking System using an Avatar Robot2021

    • 著者名/発表者名
      Promsutipong Ken, Salazar Jose, Ravankar A. Ankit ,Tafrishi, Seyed Amir and Hirata Yasuhisa
    • 学会等名
      2022 International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Moonshot Research & Development Initiatives in Japan & Adaptable Robots in Future Societies2021

    • 著者名/発表者名
      Tafrishi Seyed Amir
    • 学会等名
      The 8th German-Japanese University Presidents' Conference HeKKSaGOn 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] A multi-function rolling joint with variable impedance actuator2022

    • 発明者名
      S. A. Tafrishi, Y. Hirata
    • 権利者名
      S. A. Tafrishi, Y. Hirata
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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