Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modeling of Robotic Hand for Dynamic Simulation
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2010 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Modellering av robothand för dynamisk simulering (Swedish)
Abstract [en]

KTHand is a robot hand designed within a doctoral thesis by Johan Tegin. KTHand is meant to be a simple construction, able to be produced for a low cost but still be functional thanks to feedback from tactile and position sensors. The mechanical construction of KTHand is based on three identical fingers, corresponding index finger, middle finger, and a thumb. Each finger consists of three movable links, called phalanges, connected by a leaf spring on the top. For the force actuation, a fishing line acting as a tendon is running through ducts in the phalanges. Each tendon is powered by a direct current motor in the hand, and this gives a finger three degrees of freedom (D.O.F.) with only one actuator, i.e. an under-actuated finger. To evaluate KTHand – simulations in the open-source software GraspIt! have been carried out. These simulations have been more or less successful, and a wish for simulation in another program has arisen. MSC ADAMS is a widely used and verified commercial program which is used for setting up advanced physical multibody simulations. ADAMS is fairly untested for the purpose of simulating robot hands and that is why it is of interest to see whether it is possible to successfully simulate the grasp dynamics of a robot hand, which is the topic for this thesis.As a starting point for the model design in ADAMS, a previously developed CAD model has been used since ADAMS provides the ability to import CAD files. To decrease the level of complexity, a number of simplifications have been done to the CAD model – unnecessary geometry such as screws and screw holes have been removed and curved lines in the geometry of the hand have been replaced by straight lines.After the simplified model was imported in ADAMS – joints, springs and contact conditions have been defined to obtain ranges of motion (R.O.M.) analogous to those of the physical prototype. To imitate the tendon which actuates a finger, a number of point forces have been defined. These point forces represent the reactive forces acting on the phalanges from the tendon. To perform a grasp simulation a number of different setups were used, each one with a different geometrical object to be grasped. Contact conditions between the hand and the objects were defined and the simulations were evaluated. The model can be used to simulate contact forces and how the hand interacts with different geometries. The conclusion of the simulations is that grasps based on shape give satisfying results while grasps based on friction force are of less accuracy. Friction conditions in ADAMS have turned out to be of low precision, and thus the grips based on friction become unrealistic.

Abstract [sv]

KTHand är en robothand utformad inom en doktorsavhandling av Johan Tegin. KTHand är tänkt att vara en enkel konstruktion som ska kunna tillverkas för en låg kostnad samtidigt som den ska vara funktionell tack vare återkoppling av taktila givare och positionsgivare. KTHands mekaniska konstruktion är baserad på tre identiska fingrar, motsvarande pekfinger, långfinger och tumme. Varje finger är uppbyggt av tre rörliga länkar sammanfogade av en bladfjäder på ovansidan. Kraftstyrningen i ett finger utgörs av en fiskelina som löper genom hela fingret och får sin kraft av en likströmsmotor i handen. Detta ger ett finger med tre frihetsgrader aktuerat av en motor, alltså ett underaktuerat finger. För att utvärdera KTHand har simuleringar utförts i programmet GraspIt!. Dessa simuleringar har givit blandade resultat varför en önskan om simulering i annat program har uppkommit. MSC ADAMS är ett utbrett och välverifierat kommersiellt program som möjliggör avancerade fysikaliska flerkroppssimuleringar. ADAMS är dock ett tämligen oprövat program för just robothandssimulering och därför är det av intresse att utreda huruvida en robothands greppdynamik framgångsrikt kan simuleras i ADAMS och detta är ämnet som behandlas i den här rapporten. Sedan tidigare finns en utförlig CAD-modell av KTHand och denna har använts som utgångspunkt för modelluppbyggandet i ADAMS eftersom CAD-modeller kan importeras i detta program. För att bland annat minska komplexitetsnivån har den existerande CAD-modellen kraftigt förenklats på så vis att all, för ADAMS-modellen, onödig geometri som t.ex. skruvar och skruvhål har tagits bort. Vidare har även geometrin förenklats genom att kurviga kantlinjer har ersatts av raka dito. I ADAMS har leder och fjädrar definierats, rörelsetvång har införts genom att upprätta kontaktvillkor och kraftstyrning har lösts genom att införa krafter representerande de reaktionskrafter som uppkommer inne i fingrarna från den genomlöpande ”senan”. För att sedan simulera grepp har geometriska objekt skapats i ADAMS varefter kontaktvillkor definierats. Modellen kan användas för att simulera kontaktkrafter och hur handen interagerar med föremål av olika geometri. Slutsatsen av dessa simuleringar är att formbaserade grepp ger mer tillförlitliga resultat än friktionsbaserade grepp. Friktionsvilkoren i ADAMS har visat sig vara mindre tillförlitliga och på så sätt är de grepp som är starkt beroende av friktion ej verklighetstrogna.

Place, publisher, year, edition, pages
2010.
Series
MMKB 2010:23 MKNB 031
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-171991OAI: oai:DiVA.org:kth-171991DiVA: diva2:845145
Available from: 2015-10-19 Created: 2015-08-11 Last updated: 2015-10-19Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2187 kB)389 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2187 kBChecksum SHA-512
51bd743071d328f615b0b0a075295274a748057963d66383cb2da3c952529c79d032b164abc101850c2ade8fc36989dead11dd9dcf3f47c43d73314086e36067
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 389 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 105 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf