Design and Development of a Robotic Hand for Dexterous Manipulation
Authors
Jensen, Peter Plass ; Jakobsen, Emil Faldt ; Lauridsen, Anders Bloch
Term
4. term
Education
Publication year
2026
Abstract
This project designs, builds, and tests a robotic hand intended to grasp and handle objects like a human hand. The hand is underactuated, meaning it has fewer motors than joints, and tendon-driven, using cords that act like biological tendons. The study explores how adaptive grasping can result from mechanical compliance (parts that flex to fit objects) and morphological computation (letting the hand’s shape and materials do some of the work), allowing simple sensing and control. The system is an anthropomorphic five-finger hand with seven motorized degrees of freedom, tendon-driven actuation with optimized contraction paths, force feedback, and a control system with a graphical user interface for composing gestures and motions. We evaluated it with tests of grasp acquisition, force exertion, and object manipulation. Results show the hand can achieve stable power grasps (whole-hand grips) and intermediate grasps across many object types while remaining adaptive. However, the chosen design has limits: precision-oriented grasps (fingertip-based) were harder to execute reliably because fingertip trajectories were difficult to control. Overall, the project shows that useful grasping capability can be achieved with an underactuated, tendon-driven design without highly complex sensing and control.
Dette projekt designer, bygger og tester en robothånd, der kan gribe og håndtere genstande på en menneskelignende måde. Hånden er underaktueret, det vil sige, at den har færre motorer end led, og den er senedrevet, hvor kabler fungerer som sener. Studien undersøger, hvordan adaptiv gribning kan opnås gennem mekanisk eftergivelighed og morfologisk computation (at lade håndens form og materialer udføre noget af arbejdet), så systemet kan have enkel måling og styring. Systemet er en fem-fingers antropomorf hånd med syv motoriserede frihedsgrader, senedrevet aktuering med optimerede kontraktionsbaner, kraftfeedback og en styrearkitektur med en grafisk brugerflade til at sammensætte bevægelser og håndstillinger. Vi evaluerede den med tests af grebsoptagelse, kraftudøvelse og manipulation. Resultaterne viser, at hånden kan udføre stabile kraftgreb og mellemliggende greb på mange objekttyper og samtidig bevare adaptiv adfærd. Der er dog begrænsninger i den valgte arkitektur: præcisionsorienterede greb (med fingerspidserne) var sværere at udføre pålideligt på grund af begrænset styring af fingerspidsernes bevægelsesbaner. Samlet set viser projektet, at nyttig gribefunktionalitet kan opnås med en underaktueret, senedrevet arkitektur uden meget kompleks sanse- og styringsteknik.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]