Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
    • 指導教授
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 機械工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/97928
標題: SkB-Hand:具複合韌帶骨架結構仿生手之機器手臂物件抓取任務
SkB-Hand: A Skeleton Bionic Hand with Composite Tendon Structure for Robotic Object Grasping Tasks
作者: 楊端泓
DuanHong Yang
指導教授: 郭重顯
Chung-Hsien Kuo
關鍵字: 仿生啟發機械手,五指機械手,欠驅動,柔順結構,抓握策略,
bio-inspired robotic,five-fingered robotic hand,underactuated design,compliant mechanism,grasping strategy,
出版年 : 2025
學位: 碩士
摘要: 仿生手的發展是機器人研究的關鍵方向,旨在實現類似人手的功能性、靈巧性、適應性。在結構仿生、靈活性與輕量化、抗衝擊性和低成本之間取得平衡,是當前研究挑戰之一。同時,在驅動自由度有限的條件下,如何盡可能提升仿生程度與抓握擬人化程度,也成為能否完成各類抓握類型任務的關鍵因素。
為此,本研究提出了具複合韌帶骨架結構仿生手 —— Skeleton Bionic Hand(SkB-Hand),每根手指整合兩種不同材質、由超彈性材料構成的韌帶,分別用於模擬人體手指伸肌腱(extensor tendon)與掌側板(volar plate),以模擬人體手指的伸展及一定程度的過伸功能與自我保護功能。
SkB-Hand 整體質量小於 600g、手部約120g,成本低於 200 美元, 其提供了一種輕量化且低成本的解決方案。為系統驗證其性能,本研究進行了一系列實驗,分為特性驗證(Characteristics Analysis and Validation)與應用場景(Application Scenarios)兩部分。特性驗證包括:三種回彈機制比較、關節彎曲順序分析、拇指能力評估、衝擊下的柔順性與保護性驗證、及各類抓握與基準測試。測試結果表明,SkB-Hand能在單自由度驅動下再現類人彎曲模式,並具備良好的抗衝擊與拇指活動能力。SkB-Hand在Kapandji test中得分為7/10,在GRASP Taxonomy系統測試中達成滿分(33/33),在基於資料手套的遙感操作下,SkB-Hand能順利執行焊槍操作、螺絲拾取等常見工程作業,同時展現了其優異的負載提拉能力。在應用場景中,SkB-Hand在與TM Robot,視覺系統基於ROS2整合下,完成了抽紙,抓取乒乓球等特定任務,展示了其的實際整合應用之潛力。
本研究實驗結果表明,SkB-Hand 不僅實現了預期的抓握目標,也展現出其在協作型機器人抓取、人機協作及與視覺感知系統集成等實際應用中的廣闊潛力。
The development of bionic hands is a critical focus in robotics, aiming to replicate the functionality, dexterity, and adaptability of human hands. Balancing structural biomimicry, flexibility, lightweight design, impact resistance and low cost remains a key challenge. Meanwhile, how to replicate the natural motion patterns of a human hand under limited degrees of freedom has become key to enabling diverse grasping tasks.
This study presents the Skeleton Bionic Hand (SkB-Hand), which features a composite ligament-bone structure. Each finger integrates two hyperelastic ligaments simulating human extensor tendons and volar plates, enabling extension, hyperextension, and self-protection.
With a total weight under 600g (hand ~120g) and cost below $200, the SkB-Hand offers a lightweight, low-cost solution. To validate its performance, a series of validation tests—including rebound mechanisms, joint flexion sequencing, thumb dexterity, impact resistance, and benchmark grasp evaluations—confirmed its anthropomorphic motion and robustness. The SkB-Hand scored 7/10 in the Kapandji test and 33/33 in GRASP Taxonomy. It successfully performed soldering and screw handling via data-glove teleoperation, while demonstrating strong lifting capability. Integrated with a TM Robot and RealSense camera in a ROS2 environment, it completed tasks such as tissue paper extraction and ping pong ball grasping.
These results indicate that the SkB-Hand not only achieves the expected grasping performance but also shows significant potential for collaborative robotic, human-robot interaction, and vision-integrated tasks.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/97928
DOI: 10.6342/NTU202501508
全文授權: 未授權
電子全文公開日期: N/A
顯示於系所單位:機械工程學系

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
ntu-113-2.pdf
  未授權公開取用
26.16 MBAdobe PDF
顯示文件完整紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved