中国企業 Encos が開発した世界最小の 20-自由度-の器用なハンド

中国企業 Encos が開発した世界最小の 20-自由度-の器用なハンド

南京{0}}に拠点を置くある企業は、製品のサイズと自由度の完璧なバランスを実現し、体積-自由度-パフォーマンスの「不可能な三角形」を突破しました。 EC-DexHand-5F と名付けられたこの器用なハンドは、20 のアクティブな自由度を誇るだけでなく、現在市場で入手可能なモデルの中で最小のモデルでもあります。

この製品は、4月15日に北京で開催された2025年ヒューマノイド・ロボティクスおよび身体性知能産業カンファレンスで成功裏にデビューしました。

最小 20-自由度-の器用な手:

器用なハンドテクノロジーには重大な課題があり、多くの業界の主張が誇張されることがよくあります。ロボットレクチャーホールによると、多くのメーカーは自社の製品を「20 自由度」または「16+ 自由度」として販売していますが、通常は「12 アクティブ自由度」を指定しています。このような製品は一般に、海外の企業や大学の研究室からの評価を得るのに苦労しています。

その理由は機械工学にあり、自由度は主に機構が特定の動作を達成するために必要な独立した動作パラメータの数を指します。市場にあるいわゆる 20- 自由度の器用な手のほとんどは、基本的にこの基準を満たしておらず、実際の自由度は指定されたアクティブ度に制限されています。その結果、韓国のロボット企業 Tesollo が今年 2 月に 5 本指の人型グリッパー Delto Griper-5 Finger (DG-5F) を発売したとき、これは正真正銘 20 の独立自由度を備えた世界最小の製品として宣伝されました。

Tesollo の DG-5F と比較して、Inks が新たに発売した EC-DexHand-5F は、サイズが小さい（成人男性の手の体積と同じ）という特徴があるだけでなく、人間の手により近い自由度分布を示します。この設計により、他のデバイスを活用して人間の手の状態を監視することで、器用な手の遠隔操作によるデータ収集が容易になります。

技術的に言えば、ロボットの器用なハンドは他のロボット コンポーネントよりもはるかに複雑であり、より小さな設置面積内でより大きな自由度を実現するのは簡単なことではありません。ハードウェア設計において、各関節の自由度を小型化するには、コンパクトさと構造的完全性のバランスを保つ必要があります。たとえば、バイオニック フィンガーは、出力力と応答速度の平衡を維持しながら、駆動ユニット、伝達機構、センサーを収容する必要があります。外装の素材の選択では、軽量構造と耐久性、適応性、剛性のバランスをとる必要もあります。

ソフトウェア アルゴリズムはさらに大きな課題に直面しています。高い-自由度--でリアルタイムの方程式を解くには、非常に冗長な数学的最適化問題が含まれ、ヤコビ行列の擬似逆行列やニューラル ネットワークなどの方法による、迅速で実行可能な解決策が必要です。たとえば、複数の指で協調操作を行う場合、さまざまな物体の形状や重量に適応しながら、自己衝突を回避するために関節トルクを動的に計画する必要があります。-これには非常に高いリアルタイムの計算リソースが必要です。-さらに、インピーダンス制御には環境剛性と減衰パラメータの正確なモデリングが必要ですが、動的な外乱下で安定性を維持することは依然として大きな課題です。

Inks のアプローチは、EC-DexHand-5F に革新的な小型ジョイント ソリューションを実装することで、従来の構造から脱却しました。各アクティブ フィンガー ジョイントは、モーター、減速機、ドライバーを統合した独立したモジュラー ユニットとして設計されています。この分散駆動-制御設計により、ビルディングブロックの柔軟性を利用して、器用な手で組み立てたり分解したりすることができます。従来の設計に見られる、連動する腱やリンクされたギアなどの複雑な多関節伝達チェーンを回避し、全体的な機械的複雑さを軽減します。

EC-DexHand-5F は、モジュール式ジョイントと冗長冷却設計のおかげで、寿命と信頼性の点で優れたパフォーマンスを発揮することが予測されます。 Inks は、同社が典型的な産業および医療シナリオ向けの寿命ストレス テストを計画しており、包括的な信頼性検証レポートが 2025 年にリリースされる予定であることを明らかにしました。このレポートは、さまざまな分野のユーザーに定量化可能な選択基準を提供します。最終的な耐用年数データには、実験室での加速老化試験や同等のモジュールの過去の性能に基づいた実際の動作試験による検証が必要ですが、Inks の製品は優れた耐久性を実現することも期待されています。