CURRICULUM 1.0.0+bc95463f48e6 · beginner

精巧な 5 指ロボットハンド製作

学生は駆動系、制御系、センサ統合、腱駆動メカニズムを理解し、精密ロボットハンドをプロトタイピングできます。

TIME100.0h
MODULES9
BUDGET₩4500000–6500000
REVIEWED2026-08-29

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学習進捗

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ロボット工学の基礎から始まり、5 指ロボットハンドを直接設計、製作、制御、および検証する大学・大学院レベルの実習型カリキュラムです。

学生は駆動系、制御系、センサ統合、腱駆動メカニズムを理解し、精密ロボットハンドをプロトタイピングできます。

STUDY MAP

カリキュラム

1

理論および設計基礎

  1. ロボット機構学基礎10.0 時間 · ロボット機構学の基本定義と剛体変換(Rigid-body transformation)の概念を理解する。
  2. 腱駆動メカニズム設計10.0 時間 · 腱駆動メカニズムの基本力学構造と関節模倣原理を理解する。
  3. 駆動器および制御器選定10.0 時間 · DYNAMIXEL XM430-W350-T アクチュエータの定格電圧、電流、通信特性を理解する。
2

製作および組立

  1. 3D プリントおよび部品加工15.0 時間 · 炭素繊維補強 PC フィラメント(PC-CF)を使用した部品製作およびプリント設定最適化の理解
  2. ベアリングおよび締結部品設置10.0 時間 · 精密ロボットハンド製作のためのベアリングおよびシャフトの機械的公差と設置原理を理解する。
  3. 配線および安全な電源分離構築10.0 時間 · アクチュエータ駆動のための独立した 12 V 電源分岐構成方法を理解する。
3

制御および検証

  1. ファームウェア開発および制御15.0 時間 · DYNAMIXEL スマートアクチュエータ通信および制御フレームワークの理解
  2. センサー統合およびフィードバック制御10.0 時間 · FSR 402センサーと10 kΩ抵抗を用いた電圧分割回路の構成原理を理解する
  3. 性能試験および検証10.0 時間 · ロボットハンドの精度および再現性を検証するための定量的試験指標を設計する

BILL OF MATERIALS

部品と道具

部品型番 / メーカー数量主要仕様選定・互換情報
DYNAMIXELスマートアクチュエータ腱および関節駆動XM430-W350-Trobotis11
ストール電流
2.3 A
ストールトルク
4.1 N·m
基準電圧
12 V

位置・速度・電流フィードバックを統合した精密駆動装置

代替品: 同一通信規格のDYNAMIXEL Xシリーズ互換性: DYNAMIXEL Protocol 2.0, 12 V電源分岐
DYNAMIXELポート内蔵ロボット制御ボード別途の通信ブリッジなしでアクチュエータ指令、センサー取得、運転ステートマシンの実行OpenCR 1.0robotis1
CPU周波数
216 MHz
最大入力電圧
24 V
ADC分解能
12 bit

外付けRS-485/TTLブリッジと終端・プルアップ回路を除去し、再現性と安全性を高める

代替品: DYNAMIXEL TTLポートが内蔵された同等のROBOTISコントローラー互換性: DYNAMIXEL TTL x 3 内蔵, DYNAMIXEL RS-485 x 3 内蔵, XM430-W350-T直接接続, FSR 402分割回路は3.3 Vセンサー電源のみを使用, アナログ入力信号は0〜3.3 Vの範囲を超えない, 12 Vアクチュエータ電源はADC・センサー回路と分離
絶縁型デスクトップ電源アダプターアクチュエータ12 V分岐電源供給GST160A12-R7Bmeanwell3
出力電圧
12 V
定格出力電流
11.5 A
定格出力
138 W

露出したAC端子なしで4台/4台/3台のアクチュエータ用独立低電圧DC分岐を構成

代替品: 同等の絶縁型12 Vアダプター - 分岐別11.5 A以上互換性: 各アダプター出力は独立ヒューズ分岐として使用, プラス(+)出力の並列接続は絶対禁止, 独立分岐合計定格34.5 A >= アクチュエータピーク25.3 A, 各出力は独立分岐として維持し、プラス(+)出力の並列接続は絶対禁止, 3個の分岐はアクチュエータ4台/4台/3台に配分, 分岐ごとに10 Aヒューズとアクセス可能な物理的な電源遮断手段を使用
指先力検知センサー指先接触力測定および把持力フィードバックFSR Model 402interlinkelectronics5
検知部直径
12.7 mm
検知範囲下限
0.2 N
検知範囲上限
20 N

薄い指先構造で接触力フィードバックを確保

代替品: 公式データシートがある薄膜型力センサー互換性: 指先パッドの下に配置, ADC入力分圧回路が必要
FSR分圧用10 kΩ抵抗FSR 402と電圧分割器を構成し、OpenCR ADCで力信号取得Adafruit Product 2784adafruit5
抵抗値
10 kΩ
最大電力
1/4 Watt
最大電圧
300 V

実習に必要な分圧抵抗の数量と電気的定格を明示

代替品: 10 kΩ、0.25 W以上、5%以下の軸型抵抗互換性: FSR 402 1個あたり抵抗1個, OpenCR ADC入力
分岐用ロックコネクタ指ごとの電源・信号ハーネスの脱着式分岐Micro-Fit 3.0molex12
ピッチ
3.00 mm
最大接点電流
8.5 A
最大電圧
600 V

振動中の離脱を減らし、指モジュールの交換を単純化

代替品: 公式定格がある同等のロック型分岐コネクタ互換性: 10 Aアダプター分岐ヒューズ下流の個別アクチュエータ・指ハーネスにのみ使用, コネクタあたりの最大電流はXM430 1台の2.3 Aに制限, 9.2 A集合分岐には使用しない
ATOインライン分岐ヒューズホルダー各12 Vアダプターのプラス(+)出力に10 A分岐ヒューズを装着0AFH0001Zlittelfuse3
連続電流定格
15 A
最大電圧
32 VDC
リード線規格
14 AWG

分岐ごとの過電流保護部品を配線図と購入リストに固定

代替品: 32 VDC以上、連続15 A以上ATOインラインホルダー互換性: 0287010 ATOF 10 Aヒューズ, GST160A12-R7B独立分岐
10 A ATOF分岐ヒューズ4台/4台/3台アクチュエータ独立分岐の過電流保護0287010.Ulittelfuse3
電流定格
10 A
電圧定格
32 V
代表コールド抵抗
7.70 mΩ

11.5 A電源分岐より低く、9.2 Aピークより高い定格で配線故障を保護

代替品: 同一ATO規格10 A、32 VDC以上のヒューズ互換性: 0AFH0001Zホルダー, 分岐あたりアクチュエータ最大4台、ストール合計9.2 A
Dyneema SK78高強度繊維腱アクチュエータの張力を指の関節に伝達D-Pro 1.5 mm / 01505-0150-010liros1
直径
1.50 mm
破断荷重
230 daN
動作時伸縮率上限
1 %

実際の直径・破断荷重・伸縮率が明示された製品で、腱交換の再現性を確保

代替品: 直径1.5 mm、破断荷重230 daN以上の追跡可能なDyneema SK78ライン互換性: キャプスタン角の面取り(R付け), 繰り返し曲げ試験必須
FDM構造用カーボンファイバーPCフィラメント指リンクと手のひらフレーム製作Prusament PC Blend Carbon Fiberprusa3d1
フィラメント直径
1.75 mm
推奨ノズル温度
285 °C
推奨ベッド温度
110 °C

保有しているFDM機器で、剛性と寸法安定性が必要な構造を製作

代替品: 公式物性表があるFDM用エンジニアリングフィラメント互換性: FDM 3Dプリンタ, 硬化鋼ノズル必須
無給油ポリマースリーブベアリング手首および高荷重回転軸の摩擦とガタつき管理JSM-0810-10igus4
内径 d1
8 mm
外径 d2
10 mm
長さ b1
10 mm

無給油構造でメンテナンスと汚染を軽減

代替品: 同一8×10×10 mm規格の公式スリーブベアリング互換性: 8 mm軸, 10 mm推奨公差ハウジングボア
8 mm精密アルミニウムシャフトJSM-0810-10ベアリングの手首・関節回転軸AWMP-08igus2
シャフト直径
8 mm
切断長さ公差
1 mm

ベアリング内径と軸直径を購買段階で固定し、ガタつきエラーを軽減

代替品: JSM-0810-10と互換性のある公差が明示された8 mmシャフト互換性: JSM-0810-10内径8 mm, 組立長さに合わせて切断後、面取り
M3ソケットヘッドキャップスクリュー指リンク、センサーブラケット、手のひらフレーム締結M3×10 JIS B 1176misumi40
呼びネジ直径
3 mm
ネジピッチ
0.5 mm
基本頭部直径
5.5 mm

標準規格を固定し、CADの穴と組立工具を一致

代替品: 同一M3×0.5規格の追跡可能なキャップスクリュー互換性: M3×0.5インサートナット, 2.5 mm六角レンチ
M3真鍮熱圧入ネジ山インサートPC-CF出力物に繰り返し組立可能なM3雌ネジ形成HTBI-M3-BRaccu-components40
外径
4.4 mm
長さ
5.8 mm
推奨穴径
4 mm

出力物に直接ネジ締結するよりも、繰り返し分解・組立の再現性を高める

代替品: 同一4.4×5.8 mm規格のM3真鍮熱圧入インサート互換性: M3×0.5キャップスクリュー, PC-CF出力物4.0 mmパイロットホール

FINAL BUILD

インテリジェント5指ロボットハンド最終製作および試験

提出物

評価基準

  • 機構的な精度および動作性の評価
  • リアルタイム制御アルゴリズムの実装レベル
  • 計画停止後、整備・接近前の物理的な電源分離と無電源計測手順の文書化の完結性
  • 文書化(BOM、図面)の完結性
  • 試験データ分析および性能検証

安全基準

  • 計画停止後、整備・接近前に3個の絶縁電源アダプターを物理的に分離し、各分岐の残留電圧がDC電圧モードで1 V未満であることを記録
  • 各独立電源分岐の10 Aヒューズ定格と時間-電流特性を点検
  • 固定治具で無負荷試験後、段階的に把持荷重を増加
  • 切断・ドリル・腱の張力および把持試験中は、衝撃防止用の作業用保護メガネを着用

RESEARCH LEDGER

根拠資料

  1. Introduction to Robotics: Mechanics and Control - John J ... John J.Craig-Introduction to Robotics Mechanics and Control ... Introduction to robotics : mechanics and control : Craig ... Introduction to Robotics: Mechanics and Control (3rd Edition) Introduction to robotics : mechanics and control : Craig ... Introduction to Robotics: Mechanics and Control - John J ...books.google.com · textbook · 2026-08-29
  2. Intelligent soft robotic gripper for non-destructive grasping ...nature.com · paper · 2026-08-29
  3. DCX 10 L 10 mm, precious metal brushes, DC motor DCXmaxongroup.com · datasheet · 2026-08-29
  4. ESP32 Wi-Fi & Bluetooth SoC | Espressif Systemsespressif.com · datasheet · 2026-08-29
  5. 1910.212 - General requirements for all machines ...osha.gov · standard · 2026-08-29
  6. Underactuated Roboticsunderactuated.mit.edu · university · 2026-08-29
  7. Ruka-v2: Tendon Driven Open-Source Dexterous Hand with Wristarxiv.org · paper · 2026-08-29
  8. US11325264B1 - Tendon-driven robotic handpatents.google.com · patent · 2026-08-29
  9. XM430-W350 e-Manualemanual.robotis.com · datasheet · 2026-08-29
  10. FSR Model 402interlinkelectronics.com · datasheet · 2026-08-29
  11. OpenCR 1.0emanual.robotis.com · technical_documentation · 2026-08-29
  12. Micro-Fit 3.0 Connector Family Specificationcontent.molex.com · datasheet · 2026-08-29
  13. GST160A12-R7B Enclosed Desktop Power Adaptermeanwell.com · datasheet · 2026-08-29
  14. D-Pro 1.5 mmliros.com · technical_documentation · 2026-08-29
  15. iglide J JSM-0810-10 Sleeve Bearingigus.com · technical_documentation · 2026-08-29
  16. drylin R Metric Aluminum Precision Shaft AWMPigus.com · technical_documentation · 2026-08-29
  17. Prusament PC Blend Carbon Fiberprusa3d.com · technical_documentation · 2026-08-29
  18. Socket Head Cap Screws Technical Datain.misumi-ec.com · technical_documentation · 2026-08-29
  19. M3 Heat-Fix Threaded Inserts HTBI-M3-BRaccu-components.com · datasheet · 2026-08-29
  20. ATO AFH Series In-Line Fuse Holderlittelfuse.com · datasheet · 2026-08-29
  21. ATOF 287 Series 10 A Blade Fuselittelfuse.com · datasheet · 2026-08-29
  22. 10K Ohm 5 Percent 1/4W Through-Hole Resistorsadafruit.com · technical_documentation · 2026-08-29