Practical considerations on proprioceptive tactile sensing for underactuated fingers

RÉSUMÉ: Les mécanismes sous-actionnés sont de plus en plus répandus dans les nouvelles mains robotisées, en raison notamment du désir de réduire la complexité et les coûts associés aux systèmes conventionnels pleinement actionnés. Avec le même objectif de réduire les coûts des composants nécessaires pour assurer un retour sensoriel, de nombreux auteurs ont travaillé sur la recherche de solutions de rechange aux capteurs tactiles externes. Cet article traite de l’une de ces méthodes, à savoir, la mesure tactile proprioceptive, spécifiquement conçue pour les doigts sous-actionnés. Une attention particulière est portée sur certaines considérations pratiques telles que l’impact de la courbure de l’objet saisi et la reconfiguration du doigt après le contact. En outre, l’analyse de leur influence sur la précision de l’algorithme est proposée. À cette fin, des simulations et des données expérimentales sont présentées pour différents scénarios de saisie. On montre que l’effet de la courbure locale reste limité par rapport à d’autres causes d’imprécision telles que le frottement dans le système. Il est également démontré que la reconfiguration, si elle se fait à l’intérieur de limites raisonnables, n’entraîne pas de variation significative sur l’estimation du point de contact. ---------- ABSTRACT: Underactuated mechanisms are becoming more prevalent in new robotic graspers, partly because of the desire to reduce the complexity and associated costs of conventional fully actuated systems. With the same objective of reducing the costs of the components needed to provide a sensory feedback, several authors have worked on finding alternatives to external tactile sensors. This paper is about one of these methods, namely proprioceptive tactile sensing, especially designed for underactuated fingers. It focuses on certain practical considerations, such as the impact of the curvature of the grasped object and the reconfiguration of the finger after the contact, and proposes the analysis of their influence on the precision of the algorithm. To this aim, simulations and experimental data are provided for different grasping scenarios. It is shown that the effect of local curvature remains limited compared with other causes of imprecision such as friction in the system. It is also demonstrated that the reconfiguration, if within reasonable limits, does not cause significant variations on the estimation of the contact location

Analysis of an underactuated robotic finger with variable pinch and closure grasp stiffness

This paper presents an innovative design concept for an underactuated robotic finger which can perform adaptable closure and pinch grasping. The mechanically simple design combines an underactuated spring-loaded enclosing mechanism with a Variable Stiffness Actuator, which can be used to regulate the mechanical stiffness and interaction forces of the finger during grasping. This highly desirable property can enable the finger to be used as an adaptable and versatile gripper that can interact with its environment with minimal control effort. The design of the proposed underactuated robotic finger is presented and its main features are discussed. The interplay between the finger mechanism and its variably compliant actuation is analyzed for different grasps and load conditions, before the finger’s properties are experimentally validated and the pinch and enveloping grasp capabilities demonstrated