I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 01 9 ,   pp .   1273 ~ 1281   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 3 . pp127 3 - 1281             1273       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   S o l e n o i d   a c t u a t e d   f i v e - f i n g e r e d   r o b o t i c   h a n d   d e si g n :   e v a l u a t i n g   t h e   c a p a b i l i t y   o f   s o l e n o i d   a c t u a t o r s  i n   g e n e r a t i n g   b a s i c     f i n g e r   m o t i o n s       S ye d   Za i n al   A b i d i n   S ye d   K am ar u l   B ah r i n 1 ,  K h a i r u l   S a l l e h   M o h am e d   S ah ar i 2   1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   P o w e r   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l ,   M a l a y s i a   2 D e pa r t m e n t   o f   M e c ha ni c a l   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d  J a n  3,   20 19   R e v i s e d  A pr   6 ,   2019   A c c e pt e d  A p r   2 8 ,   201 9       T he r e   a r e   num e r o us   r o bo t i c   ha nd  de s i g ns   bu t   t he   f i v e - f i ng e r e d  r o bo t i c   ha nd  de s i g n  i s   t h e   m o s t   de x t e r o us   r o bo t i c   ha nd  de s i g n  due   t o   i t s   s i m i l a r   a ppe a r a nc e   a nd  m o t i o ns   w i t h  t he   hum a n  h a nds .   T he   f i ng e r s '   m o t i o ns   a r e   c om m o nl y   dr i v e n  by   g e a r e d  m o t o r s   o r   o t he r   t y pe s   o f   e m e r g i ng   t e c hno l o g i e s .   H o w e v e r ,   t he   m o t i o ns   a r e   y e t   t o   be   dr i v e n  d i r e c t l y   b y   s o l e no i d  a c t ua t o r s   due   t o   i t s   l i m i t e d  s t r o ke   l e ng t h  a nd  a l s o   g e ne r a l   pe r c e pt i o ns   o f   i t s   a p pl i c a t i o ns   a s   a n  a c t u a t o r .   N e v e r t he l e s s ,   s o l e no i d  a c t ua t o r s   a r e   kno w n  f o r   t he i r   f a s t   r e a c t i o n  t i m e   a nd  s t r o ng   ho l di ng   f o r c e   w hi c h  a r e   us e f ul   t o   g e ne r a t e   f a s t   m o t i o ns   a nd   s t r o ng   g r a s pi ng   a c t i o ns .   T o   r e a l i s e   t h i s   c o nc e pt ,   p r e v i o us   r e s e a r c h  a n d  de v e l o pm e nt s   h a d   be e n  do ne   by   t he   a u t ho r s   bu t   t he   o ut c o m e   w a s   no t   c o n v i nc i ng   e no ug h  due   t o   t h e   a bs e nc e   o f   a   w o r ki ng   pr o t o t y pe .   T he r e f o r e ,     t hi s   pa p e r   i n t r o duc e d  a   ne w   s o l e no i d  a c t ua t e d  r o bo t i c   ha nd  de s i g n  a nd  i t s   pr o t o t y pe .   T he   p r o t o t y pe   w a s   t h e n  t e s t e d  a n d  e v a l ua t e d  i n  a c c o r da nc e   t o   t he   o pe r a t i o na l   c o nc e p t   w he r e   t he   f i nd i ng s   s ho w e d  t ha t   t he   s o l e no i d   a c t ua t o r s   w e r e   c a pa b l e   o f   g e ne r a t i ng   ba s i c   f i ng e r   m o t i o ns .   Ke y w or ds :   F i v e - f i n ge r e d  r o bo t i c   h a n d   L i n e a r  a c t u a t o r     Ro bo t i c   h a nd   Ro bo t i c s   S o l e n o i d   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S y e d  Z a i n a l   A b i d i n   S y e d  K a m a r u l   B a hri n,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   P o w e r   E n gi n e e r i n g ,     U n i v e r s i t i   T e na ga   N a s i o n a l ,     J a l a n  Ik ra m - U n i t e n ,   43000 ,   K a j a n g ,   S e l a n go r,   M a l a y s i a .     E m a i l :   S Z a i na l @ u n i t e n. e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N   1. 1 .      O v e r v i e w   Ro bo t i c s   i s   a   t e c h n o l o g y   t h a t   c o n s i s t s   o f   pr o c e s s e s   o r   a c t i o n s   t h a t   a r e   i n v o l v e d  i n   de s i g n i n g ,   c o n s t r uc t i n g ,   o pe r a t i ng  a nd  de v e l o pi n g  r o b o t s   [1].   T h e   t e c hn o l o g y   a l s o   i n c l ude s   t h e   c o m put e r   s y s t e m s   f o r   c o n t r o l l i n g ,   s e n s o r y   f e e d b a c k  a n d  i n f o rm a t i o n   p r o c e s s i n g   o f   r o b o t s .   T h e s e   t e c h n o l o gi e s   a r e   v e r y   i m po r t a n t   i n   pe r f o r m i ng  a   w i de   r a n ge   o f   t a s ks   t h a t   a r e   v e r y   di ff i c ul t   o r   i m po s s i b l e   t o   be   e x e c ut e d  s o l e l y   by   h um a n s   due   t o  v a r i o us   h a z a r do us   e l e m e nt s   o r   s a f e t y   i s s ue s   [2 - 3]  s uc h   a s   pe r f o r m i ng  da nge r o us   m a n uf a c t u r i ng  p r o c e s s e s ,   ha n dl i n g  b i o ha z a r d  e l e m e n t s ,   di s a r m i n g  b o m b s ,   po s t - di s a s t e r   s e a r c h   a nd  r e s c ue   m i s s i o n s ,   e t c .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   r o b o t i c   c o m po n e n t s   i n v o l ve d  t o   pe r f o r m   t h e s e   t a s ks   b ut   t h e   m o s t   ut i l i s e d  c o m po n e n t   i s   t h e   r o bo t ’s   ha n d   b e c a us e   i t   h a s   m o r e   de g r e e s   of   f r e e do m   (D O F )  c o m pa re d  t o   t h e   o t h e r   c o m po n e n t s .   Ro bo t i c   h a n d   i s   a v a i l a b l e   i n  a   w i de   r a nge   o f   d e s i gn s   b ut   t h e   f i v e - f i n ge r e d  r o bo t i c   h a nd  de s i g n   ha s   t h e   hi g h e s t   n um b e r   o f   D O F .   T hi s   i s   b e c a us e   a   f i ve - f i n ge r e d  r o b o t i c   h a n d  i s   de s i g n e d  t o   b e   m o r e   de xt e r o us   c o m p a r e d  t o   t h e   o t h e r   r o b o t i c   h a n d  de s i g n s   a s   i t   i m i t a t e s   a   hum a n   ha n d  i n   t e r m   o f   a ppe a ra n c e s   a n d  m o t i o n s .   T h e s e   m o t i o n s   a r e   us ua l l y   ge n e r a t e d  by   e l e c t r i c   m o t o r s   [4 - 14],   b ut   r e c e n t   a dv a n c e m e nt   i n   a c t ua t o r   t e c hn o l o gi e s   s u c h   a s   s h a pe - m e m o r y   a l l oy   [15 - 16],   p n e um a t i c   a c t ua t o r s   [14 ,   17 - 18]  a n d  h y dr a u l i c   a c t ua t o r s   [19 - 21]  a r e   b e c o m i ng  m o r e   c o m m o n   i n   ge n e r a t i n g  m o t i o n s   f o r   a   f i ve - f i n ge r e d  r o bo t i c   h a n d  de s i g n.     E v e n   w i t h   t h e s e   t e c hn o l o gi c a l   a dv a n c e m e nt s ,   m o de rn   t e c hn o l o gi c a l   de ve l o pm e n t s   o f   a   f i v e - f i n ge r e d  r o b o t i c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     12 73   -   12 81   1274   ha n d   ha v e   y e t   t o   e xpl o r e   t h e   o pt i o n  o f   us i n g  s o l e n o i d  a c t u a t o r   a s   t h e   m a i n  d r i v i n g   f o r c e   fo r   t h e   m o t i o n s .     T h i s   i s   d ue   t o   t h e   c o m m o n   pe r c e pt i o n s   o r  u n de r s t a n di ngs   o f   t h e   s o l e n o i d   a p pl i c a t i o n s   a s   a n  a c t ua t o r.   S o l e n o i ds   a r e   ge n e ra l l y   ut i l i s e d  a s   a c t ua t o r s   f o r   v a l v e   c o n t r o l   [22 - 23]  a nd  s w i t c h i n g  a p pl i c a t i o n s   [24 - 25]  due   t o   t h e   l a r ge   f o r c e   t h a t   t h e   s o l e n o i ds   c a n   p r o duc e   a t   s h o rt   s t r o ke   l e n g t h   w h i l s t   ha v i n g  a   s m a l l   r e a c t i o n   t i m e .   T hi s   c ha r a c t e r i s t i c   i s   v e r y   us e f ul   t o   pr o v i de   s t r o ng  g r a s p i n g  s t r e n g t h   a n d  f a s t   m o t i o n s   f o r   a n y   f i ve - f i n ge r e d  r o b o t i c   h a n d   de s i g n.   H ow e ve r ,   t h e   l i m i t e d   di s pl a c e m e nt   due   t o   t h e   s h o rt   s t r o ke   l e n gt h  w i l l   c a us e   a   n a rr o w   r a n ge   o f   m o t i o n s   f o r   t h e   f i v e - f i n ge r e d  r o b o t i c   ha n d  de s i g n .   N e v e r t h e l e s s ,   t h e   de v e l o pm e n t s   o f  s o l e n o i d  de s i gn s   ha v e   i m pr o v e d  ov e r   t h e   pa s t   f e w   y e a r s   [26]  t h a t   a l l o w   t h e   s o l e n o i d  t o  h a v e   a   l o n ge r   di s pl a c e m e n t   w h i l e   m a i nt a i n i ng  a   de c e n t ,   s a m e   o r  h i g h e r  a m o un t   o f   fo r c e   a l b e i t   a t   a   hi g h e r   c o s t .     1. 2 .      S o l e n o i d   A p p l i c at i o n s   i n   R o b o ti c s   S o l e n o i d  a pp l i c a t i o n s   a r e   qu i t e   l i m i t e d  b ut   t h e   p r o duc t i o n  o f   s o l e n o i ds   i s   a b un d a n t   due   t o   t h e   hi g h  de m a n d  i n   c o nt r o l l i ng  a nd  s w i t c hi n g  a pp l i c a t i o n s   f o r   do m e s t i c   a n d   i n d us t r i a l   pu r po s e s .   S i n c e   r o b o t i c s   a l s o  i n v o l ve s   i n   a   l o t   o f   c o n t r o l l i ng  a nd  s w i t c h i ng  a ppl i c a t i o n s ,   s o l e n o i d  t e c hn o l o g y   i s   b o un d  t o   a ppe a r   i n  r o bo t i c s   de ve l o pm e n t s   a n d  ul t i m a t e l y   a ppl i e d  i n   t h e   s y s t e m .   B a s e d  on   t h e   r e c e n t   r e s e a r c h   a n d  l i t e r a t u r e   r e v i e w s   t h a t   ha v e   b e e n   do n e ,   s o l e n o i ds   w e r e   n e v e r   us e d  t o  ge n e r a t e   m o t i o n s   f o r   t h e   r o b o t i c   f i n ge r s   di r e c t l y   b ut   a r e   us e d   fo r   o t h e r  r o b o t i c   a ppl i c a t i o n s   s uc h  a s   l o c ki n g   m e c ha n i s m ,   p ne um a t i c   v a l v e   c o n t r o l   a nd  h u m a n   a rm   m o t i o n s .     1. 2 . 1    Lo c k i n g   M e c h an i s m   T h e   l o c ki n g  m e c ha n i s m   i s   us e d  t o  a l l o w   a n   u n de r - a c t u a t e d  rob o t i c   h a n d  t o   pe r f o r m   m u l t i pl e   gra s ps   [27]  a nd  ge n e ra t e   a   l o t   o f   i n de pe n de nt   de g r e e s   of   f r e e do m   f r o m   a   s i n g l e   a c t u a t o r   [28] .   T h e   m ul t i p l e   g r a s ps   c o n c e pt   w e r e   r e a l i s e d  by   de v e l o pi n g  t hr e e   s pe c i a l   t r a n s m i s s i o n s   t o   a l l o w   t h e   c o m pa c t   j o i n t   c o nn e c t e d  m o t i o n  w h i c h   c o nn e c t e d  m o t i o n   a m o n g  f i n ge r s   a n d  a dduc t i o n / a b duc t i o n .   T h e s e   s pe c i a l l y   de s i gn e d  t r a n s m i s s i o n s   r e duc e d  t h e   vo l um e   a n d  w e i gh t   o f   t h e   ha n d  w hi l e   a t   t he   s a m e   t i m e   m a i nt a i n   f un c t i o n s   n e c e s s a r y   f o r   ge n e ra t i n g   de s i r e d  g r a s ps .   T h e   l o c ki ng  m e c h a ni s m   c a n   s e l e c t   t hr e e   di f f e r e n t   o ppo s e d  pos i t i o n s   o f   t h e   t h um b   t o   ge n e r a t e   f o ur   di f f e r e n t   g ra s p  a c t i o n s .   M e a n w hi l e ,   t h e   l a t e r   l o c ki n g   m e c ha ni s m   i s   a p pl i e d  f o r   l i n e a r  O n e - to - M a n y   (O T M )  s y s t e m   t ha t   a l l o w s   a   s i n gl e   a c t u a t o r   t o   s t o r e   e n e r gy   i n   s pri n gs   o n c e   t h e   s o l e n o i ds   a r e   l a t c h e d  t o   t h e   t o o t h e d  pul l e y s .     T h e   e n e r gy   s t o r e d  i n   t h e   s p r i n gs   a r e   l a t e r  us e d  t o   d r i v e   m u l t i p l e   a c t u a t o r   u ni t s   o r   i nde pe n de n t l y   c o n t r o l l e d  m e c h a ni c a l   de g r e e s   o f   f r e e do m   o n c e   t h e   s o l e n o i ds   a r e   n o t   l a t c h e d  t o   t h e   t o o t h e d  pul l e y s .     1. 2 . 2    P n e u m ati c   V al v e   C o n tr o l   T h e   pn e u m a t i c   v a l v e   of   a   di r e c t - i n j e c t i o n   l i qui d  m o n o p ro pe l l a nt   po w e r e d  a c t ua t i o n   s y s t e m   i s   c o n t r o l l e d  b y   s o l e n o i d  t o   p r o v i de   m e c h a n i c a l   po w e r   t o   s e l f - pow e r e d  hum a n - s c a l e   r o b o t s   [29].     T h e   p n e um a t i c - t y pe   a c t ua t o r s   a r e   po w e r e d  by   a   h o t   ga s   g e n e ra t o r   w h e n   t h e   a c t u a t i o n  s y s t e m   t r i g ge r s   t h e   c a t a l y t i c   de c o m po s i t i o n   o f   a   m o n o pr o pe l l a nt .   T o   b e   pr e c i s e ,   t h e   s o l e n o i d  i n j e c t i o n   v a l v e s   c o n t r o l   t h e   f l ow   of  t h e   m o n o p r o pe l l a n t   v i a   a   c a t a l y s t   pa c k  i n t o   t h e   s pe c i f i e d  s i de s   of   t h e   c y l i n de r   w h i c h   s ub s e que n t l y   ge n e r a t e s   pr e s s u r e   o n   t h e   p n e um a t i c   a c t ua t o r.   I n   o r de r   t o   de pr e s s uri s e   t h e   pn e um a t i c   a c t ua t o r ,   a   t hr e e - w a y   pr o po r t i o n a l   s poo l   v a l v e   w i l l   e xha us t   o n e   o f   t h e   t w o   c y l i n de r  c ha m b e r s .   I t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t hi s   s y s t e m   c a n   ge n e ra t e   m o r e   e n e r ge t i c   f i gu r e   a s   c o m pa r e d  t o   a   b a t t e r y - p ow e r e d  s e r v o m o t o r .     1. 2 . 3    H u m an   A r m   M o ti o n s   T h e   a r m   m o t i o n s   a r e   c o n t r o l l e d  by   m ul t i - s t a ge   s o l e n o i ds   t o   ge n e ra t e   h i g h   a m o u n t   o f   fo r c e   a t   l o n g  s t r o ke   t o   i m i t a t e   a n   a rm   m us c l e   m o t i o n s   [30]  a n d  r e a l i s i ng  a n   e xo s ke l e t o n   c o n c e pt   fo r   r e h a b i l i t a t i o n   c a l l e d  F l e xi b l e   S o l e n o i d - Co i l   A rt i f i c i a l   M us c l e   (F S A M )  [31].   H i gh   a m o unt   o f   fo r c e   a n d  l o n g  s t r o ke   a r e   n e c e s s a r y   t o   ge n e ra t e   p r o pe r   a rm   f u n c t i o na l i t y   b e c a us e   m ov i n g  a n   a r m   r e qui r e s   a t   l e a s t   10   kN   o f   fo r c e   a n d  8 0  m m     of   di s pl a c e m e n t .     1. 3 .      S o l e n o i d   as   M a i n   A c tu ato r   fo r   R o b o ti c   H an d   D e s i gn   A s   s t a t e d  p r e v i o us l y ,   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   w e r e   n e v e r   us e d  di r e c t l y   o r   o pe r a t e   a s   p r i m e   m o v e r s   t o  ge n e ra t e   m o t i o n s   f o r   a   f i ve - f i n ge r e d  r o b o t i c   h a nd  due   t o   i t s   s h o rt   s t r o ke   l e n gt h   l i m i t a t i o n .   H ow e v e r ,   p r e v i o u s   r e s e a r c h   a n d   de v e l o pm e n t   t h a t   ha d   b e e n   do n e   by   t h e   a ut h o rs   i n   [32]   s h o w e d  t ha t   i t   w a s   po s s i b l e   t o   ge n e ra t e   m o t i o n s   f o r   a   f i v e - f i n ge r e d  r o bo t i c   ha n d   by   us i n g  m u l t i pl e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   a n d   u n i q ue   m e c ha n i c a l   l i n k a ge s   de s i gn.   T h e   o ut c o m e   of   t h e   r e s e a r c h   w a s   a   f i v e - f i n ge r e d  r o b o t i c   h a n d  de s i g n   t ha t   i s   po w e r e d  by   t e n   s o l e n o i d   a c t ua t o r s   t h a t   c a n   w o r k  i n de pe n de nt l y   o r   i n   t a n de m   t o   ge n e r a t e   b a s i c   m o t i o n s   o f  a   f i n ge r .   H ow e ve r ,   t h e   o ut c o m e   w a s   b a s e d  s o l e l y   o n   m e c ha n i c a l   t h e o r i e s   o r   m o t i o na l   c o n c e pt   ra t h e r   t ha n   o n   a   w o r ki n g  p r o t o t y pe .   T h e r e f o r e ,   t hi s   p a pe r  w i l l   f i r s t l y   i n t r o duc e   a   n e w   s o l e n o i d  a c t ua t e d  f i v e - f i n ge r e d  r o b o t i c   h a n d   de s i g n  a n d   i t s   o pe r a t i o n a l   c o n c e pt   i n   ge n e r a t i n g   b a s i c   f i n ge r   m o t i o n s .   T h e   pr o t o t y pe   w i l l   t h e n   b e   i n t r o duc e d  a n d  t e s t e d  i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sol e n oi d   ac t ua t e d   f i v e - f i ng e r e d   r obot i c   han d  d e s i gn :…   ( Sy e d   Z ai na l   A b i di n   S y e d   Kam ar u l   B ahr i n )   1275   a c c o r da n c e   t o  t h e   o pe r a t i o n a l   c o n c e pt   s o   t h a t   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s ’  c a p a b i l i t y   i n   ge n e r a t i ng  b a s i c   f i n ge r   m o t i o n s   c a n  b e   e v a l ua t e d.     1. 3 . 1    O v e r al l   D e s i gn   A   f e w   de s i gn   m o di f i c a t i o n s   o n   t h e   p r e v i o us   de s i gn   i n   [ 3 2]  w e r e   pe r f o r m e d  t o   de v e l o p  a   n e w   s o l e n o i d  a c t ua t e d  f i v e - f i n ge r e d  r o b o t i c   h a n d   de s i g n   t h a t   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1  w i t h   a n d  w i t h o ut   i t s   T P U   c ove r s .   T h e   de s i g n   m o di f i c a t i o n s   w e r e   s pe c i f i c a l l y   m a d e   t o   i m p r o v e   t h e   j o i n t s ’   f l e xi b i l i t y   by   us i n g  t h e rm o pl a s t i c   po l y ur e t h a n e   (T P U )  m a t e r i a l   f o r   t h e   h i nge   a n d  t o   e a s e   t h e   w i r i ng  r o ut i ng/ c o nn e c t i o n s   b y   r e l o c a t i n g   t h e   s e n s o r s   t o   t h e   t o p  of   t h e   f i nge r s .   T h e   m o di f i c a t i o n s   w e r e   a l s o   s pe c i f i c a l l y   m a de   t o   pr o t e c t   t h e   s e n s o r s   a n d   h i g h  t e n s i o n   s t r i ngs   by   us i n g  T P U   c ov e r s   a t   t h e   f i n ge r s ,   pa l m   a n d   b a c kha n d .   B o t h   de s i g n s   a r e ,     i n   a pp r o xi m a t e l y ,   b a s e d  o n   a n  a v e r a ge   h u m a n   ( m a l e )  h a nd  s i z e   (l e n gt h  =   1 89  m m ,   w i dt h   =   84  m m )  [ 33] .             F i gu r e   1 .   T h e   s o l e n o i d  a c t u a t e d  f i v e - f i n ge r e d  r o b o t i c   ha n d   d e s i gn  (a )   p a l m   (b )  s i de s   a n d   (c )  b a c k h a nd  v i e w .   T h e   r e d  l i n e s   r e p r e s e n t   t h e   h i g h  t e n s i o n   s t r i ng  c o nn e c t i o n s   b e t w e e n   t h e   f i n ge r s   a nd  s o l e n o i d   a c t u a t o r s       T h e   o ve r a l l   de s i g n   i s   di v i de d  i nt o   t hr e e   m a i n   p a r t s ;   h a nd,   a rm   a n d  s o l e n o i ds   c a s i n g .   T h e s e   pa rt s   a r e   c o n n e c t e d  t o   o n e   a n o t h e r   v i a   j o i n t s   t o   i m p r o v e   f l e xi b i l i t y   a n d   du r a b i l i t y   duri n g  e xpe r i m e nt a t i o n s .   T h e   a rm   a l s o   h a s   i nt e rna l   j o i n t s   i n  i t s   de s i g n  ( t h e   di a g o n a l   g r o o ve s )  t o  i m p r o v e   f l e xi b i l i t y   a n d   du ra b i l i t y .     It   s h o ul d  b e   n o t e d  t ha t   t h e   m o t i o n s   a r e   o n l y   ge n e ra t e d  b y   t h e   ha n d  a n d  s o l e n o i ds   c a s i ng  p a r t s   b e c a us e   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   w i l l   pul l   t h e   h i g h  t e n s i o n   s t ri n gs   t ha t   a r e   c o nn e c t e d  t o   t h e   f i n ge r s .   T h e   a rm   w i l l   o n l y   pr o v i de   pa s s a ge   fo r   t h e   s t r i ngs .   T h us ,   t h e   f o l l ow i n g  s e c t i o n s   w i l l   pr o v i de   b r i e f   de s c r i pt i o n s   o n   t h e   ha n d   a n d   s o l e n o i ds   c a s i ng  c o m po n e n t s .     1. 3 . 2    H an d   C o m p o n e n ts   T h e   ha n d  c o m po n e n t s   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   2,   w i t h   e a c h   c o m po n e nt ’s   f un c t i o n   i s   de s c r i b e d  b r i e f l y   i n   T a b l e   1.   It   i s   i m po r t a n t   t o   n o t e   t h a t   t h e   T P U   c ov e r s   a r e   n o t   s h o w n   a n d  t h e   i n de x  f i n ge r   i s   m a de   t ra n s pa r e nt   t o   di s pl a y   t h e   hi g h   t e n s i o n  s t r i ngs   c o nn e c t i o n s .     T h e   ha n d  de s i g n   ge n e r a l l y   c o n s i s t s   of   f i n ge r s   t h a t   a r e   di v i d e d  i nt o   t hr e e   p h a l a n ge s ,   p a l m / b a c k h a nd  a n d  a l s o   pa s s a ge s   t h a t   gu i de   t h e   s t r i ngs .   S i n c e   t h e   p ha l a nge s   a r e   c o n n e c t e d  t o   t h e   pa l m / b a c k h a nd  a nd  a l s o   t o  e a c h   a n o t h e r   t hr o ugh  h i nge s ,   t h e   f i n ge r s   c a n  m o v e   i n   u ni di r e c t i o n a l   m o t i o n   du r i ng  a c t u a t i o n   (e a c h   p ha l a n ge   c a n   m o v e   o r   r o t a t e   a t   a   m a xi m um   o f   90° ).   It   i s   i m po r t a n t   t o   m e n t i o n   t h a t   t h e   f u n da m e n t a l   m e c h a ni s m   o r   o pe r a t i o n   f o r   e a c h  f i n ge r  i s   i de n t i c a l   e v e n   t h o ug h   t h e   t h um b ’ s   b o t t o m   pha l a n ge   de s i g n  i s   s l i g h t l y   di ff e r e n t .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     12 73   -   12 81   1276       F i gu r e   2 .   ( a )   P a l m ,   (b )  b a c k h a n d   a n d  (c )  s i de   v i e w   of   t h e   ha nd   c o m po n e nt s       T a b l e   1 .   L a b e l s   f o r   F i gu r e   2   No   D e s c ri p t i o n   F u n c t i o n   1   S t ri n g   s t o p p e r  ( d o u b l e   p h a l a n g e s )   L o c k s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   t o p   a n d   m i d d l e   p h a l a n g e s   d u ri n g   a c t u a t i o n .   2   H i g h   t e n s i o n   s t ri n g   ( d o u b l e   p h a l a n g e s )   Bra i d e d   n y l o n   t h a t   i s   c o n n e c t e d   t o   a   s o l e n o i d   a c t u a t o r  t o   m o v e   t h e   t o p   a n d   m i d d l e   p h a l a n g e   f ro m   a   s i n g l e   a c t u a t i o n .   3   H i n g e   F l e x i b l e   T P U   m a t e ri a l   t h a t   c o n n e c t s   t w o   p h a l a n g e s   a n d   a c t s   l i k e   a   j o i n t .   4   S t ri n g   s t o p p e r  ( s i n g l e   p h a l a n g e )   L o c k s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   b o t t o m   p h a l a n g e   d u ri n g   a c t u a t i o n .   5   H i g h   t e n s i o n   s t ri n g   ( s i n g l e   p h a l a n g e )   Bra i d e d   n y l o n   t h a t   i s   c o n n e c t e d   t o   a   s o l e n o i d   a c t u a t o r  t o   m o v e   t h e   b o t t o m   p h a l a n g e   f ro m   a   s i n g l e   a c t u a t i o n .   6   P a l m   a r e a   P ro v i d e s   p a s s a g e s   a n d   g u i d e s   t h e   h i g h   t e n s i o n   s t r i n g s .   7   Ba c k h a n d   a re a   P ro v i d e s   s p a c e   t o   a s s e m b l e   a n d   p o s i t i o n   t h e   w i ri n g s   a n d   fe e d b a c k   s e n s o r s .   8   S e n s o r  h o u s i n g   P o s i t i o n s   t h e   fe e d b a c k   s e n s o r s   a n d   w i ri n g   c o n n e c t i o n s   a p p r o p r i a t e l y   w h e n   t h e   f i n g e r  m o v e s .       1. 3 . 3    S o l e n o i d s   C as i n g  C o m p o n e n ts   T h e   s o l e n o i ds   c a s i n g  c o m po n e n t s   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   3   a n d  t h e   f un c t i o n   f o r   e a c h   c o m po n e n t   i s   de s c r i b e d  i n   T a b l e   2 .           F i gu r e   3 .   S o l e n o i ds   c a s i n g   (a )   s i de   a n d   (b )  t o p  v i e w       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sol e n oi d   ac t ua t e d   f i v e - f i ng e r e d   r obot i c   han d  d e s i gn :…   ( Sy e d   Z ai na l   A b i di n   S y e d   Kam ar u l   B ahr i n )   1277   T a b l e   2 .   L a b e l s   f o r   F i gu r e   3.   No   D e s c ri p t i o n   F u n c t i o n   1   S o l e n o i d   a r m a t u re   s t o p p e r.     (s i n g l e   p h a l a n g e )   T h e   e n d   s t o p   fo r  t h e   s i n g l e   p h a l a n g e   s o l e n o i d   a c t u a t o r  t h a t   e n s u re s   t h e   a r m a t u r e   d o e s   n o t   d i s l o d g e d   f r o m   t h e   s o l e n o i d 's   c a s i n g .   2   S o l e n o i d   a r m a t u re   s t o p p e r.     (d o u b l e   p h a l a n g e s )   T h e   e n d   s t o p   f o r  t h e   d o u b l e   p h a l a n g e s   s o l e n o i d   a c t u a t o r  t h a t   e n s u r e s   t h e   a r m a t u r e   d o e s   n o t   d i s l o d g e d   f r o m   t h e   s o l e n o i d 's   c a s i n g .   3   S o l e n o i d   a c t u a t o r  ( s i n g l e   p h a l a n g e )   A c t u a t o r  fo r  t h e   s i n g l e   p h a l a n g e   s y s t e m .   4   S o l e n o i d   a c t u a t o r  (d o u b l e   p h a l a n g e s )   A c t u a t o r  fo r  t h e   d o u b l e   p h a l a n g e s   s y s t e m .   5   S i n g l e   p h a l a n g e   -   t h u m b   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   t h u m b 's   b o t t o m   p h a l a n g e .   6   S i n g l e   p h a l a n g e   -   i n d e x   f i n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   i n d e x   f i n g e r 's   b o t t o m   p h a l a n g e .   7   S i n g l e   p h a l a n g e   -   m i d d l e   fi n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   m i d d l e   fi n g e r 's   b o t t o m   p h a l a n g e .   8   S i n g l e   p h a l a n g e   -   ri n g   f i n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   r i n g   fi n g e r 's   b o t t o m   p h a l a n g e .   9   S i n g l e   p h a l a n g e   -   s m a l l   f i n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   s m a l l   f i n g e r 's   b o t t o m   p h a l a n g e .   10   D o u b l e   p h a l a n g e s   -   t h u m b   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   t h u m b 's   m i d d l e   a n d   t o p   p h a l a n g e s .   11   D o u b l e   p h a l a n g e s   -   i n d e x   f i n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   i n d e x   f i n g e r 's   m i d d l e   a n d   t o p   p h a l a n g e s .   12   D o u b l e   p h a l a n g e s   -   m i d d l e   fi n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   m i d d l e   fi n g e r 's   m i d d l e   a n d   t o p   p h a l a n g e s .   13   D o u b l e   p h a l a n g e s   -   ri n g   fi n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   r i n g   fi n g e r 's   m i d d l e   a n d   t o p   p h a l a n g e s .   14   D o u b l e   p h a l a n g e s   -   s m a l l   f i n g e r   P u l l s   t h e   b ra i d e d   n y l o n   t o   m o v e   t h e   s m a l l   f i n g e r 's   m i d d l e   a n d   t o p   p h a l a n g e s .       A   b a s i c   s o l e n o i d  a c t ua t o r ,   w h i c h   i s   s h o w n   i n  F i gu r e   4 ,   i s   u s e d  t o   m ov e   t h e   p h a l a nge (s )  by   pul l i n g  t h e   h i g h  t e n s i o n   s t ri n g   t hr o ug h  t h e   p l u n ge r   w h e n  c urr e nt   pa s s e s   t hr o ug h   t h e   c o ppe r   w i n di ngs .   F o r   t hi s   pa r t i c ul a r  r o bo t i c   ha n d   de s i g n ,   t h e r e   a r e   t e n   s o l e n o i ds ;   f i v e   l a r ge   a nd  f i v e   s m a l l   s o l e n o i d  a c t ua t o r s .   T h e   l a r ge   s o l e n o i d  i s   us e d  t o   m ov e   t w o  ph a l a nge s   s i m ul t a n e o us l y   a nd  t h e   s m a l l   s o l e n o i d  i s   us e d  t o   m ov e   a     s i ngl e   p ha l a n ge .           F i gu r e   4 .   B a s i c   s o l e n o i d   a c t u a t o r  de s i g n       It   i s   i m po rt a nt   t o   n o t e   t ha t   t h e   do u b l e   ph a l a nge s   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   a r e   l a r ge r   t h a n   t h e   s i n g l e   pha l a n ge   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   b e c a us e   of   t w o   m a i n   r e a s o n s .   T he   f i r s t   r e a s o n  i s   t h a t   t h e   l a r ge r  s o l e n o i d  a c t ua t o r s   ha v e   l o n ge r   s t r o ke   l e n gt h   t o   m o ve   t w o   ph a l a n ge s   s i m u l t a n e o us l y .   D e p e n di n g  o n   c e rt a i n   m e c h a ni c a l   f a c t o r s ,   t h e   s t r o ke   l e n g t h   r e qui r e m e nt   f o r   m o v i n g  t w o   ph a l a n ge s   s i m ul t a n e o us l y   i s   t w i c e   t h e   a m o unt   o f   s t r o ke   l e n gt h  r e qui r e d   f o r   m o v i n g  o n e   p h a l a nge .   T h e   s e c o n d  r e a s o n   i s   t ha t   t h e   l a rge r  s o l e n o i d  a c t u a t o r s   c a n   ge n e r a t e   h i g h e r  gra s pi ng  s t r e n g t h .   T hi s   s t a t e m e nt   c a n  b e   e a s i l y   un de r s t o od  i n  t h e   n e x t   s e c t i o n   w h i c h   de s c ri b e s   t h e   b a s i c   m o t i o n s   o f   t h e   f i n ge r.       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   2. 1 .      Bas i c   F i n ge r   M o ti o n s   In   o r de r   t o   ge n e ra t e   m o t i o n s   f o r   e a c h   f i n ge r   (i n c l udi n g   t he   t h u m b )  by   us i n g  s o l e n o i d  a c t ua t o r s ,     t h e   p r o po s e d  m e c h a ni s m   i s   b a s e d  o n   a   m us c l e - t e n do n - j o i n t s   c o n n e c t i o n.   T h e   pl u nge r,   w hi c h  i s   t h e   m o v e a b l e   pa r t   o f   t h e   s o l e n o i d  a c t u a t o r   ( m us c l e ),   w i l l   p r o v i de   a   pul l i n g  fo r c e   o n   t h e   h i g h   t e n s i o n   s t r i ng  (t e n do n )  t o   b e n d  t h e   h i n ge s   (j o i nt s ).   T h e   p ul l i n g   f o r c e   w i l l   t h e n  c a us e   t h e   hi n ge s   a t   t h e   f i n ge r ' s   j o i n t s   t o   b e n d  v i a   t h e   hi g h  t e n s i o n   s t ri n g ,   w hi c h  w i l l   s ub s e que n t l y   m ov e   t h e   f i nge r  i nt o   gra s pi ng  po s i t i o n .   T h e   f i n ge r   w i l l   r e t u rn  b a c k  t o   i t s   o ri gi na l   po s i t i o n  o n c e   t h e   p l u n ge r   do e s   n o t   p r o v i de   a ny m o r e   pul l i n g  f o r c e   o n   t h e   hi g h   t e n s i o n   s t r i ng  b e c a us e   t h e   b e n de d  h i n ge   w i l l   r e t u rn   b a c k  t o   i t s   r e s t i ng  po s i t i o n .   D ue   t o   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r ’s   l i m i t e d  s t r o ke   l e n g t h ,   e a c h   f i n ge r   r e qui r e s   t w o   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   t o   ge ne r a t e   f ul l   m o t i o n   ( u n de r - a c t u a t e d)  a s   s h o w n   i n  F i gu r e   5 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     12 73   -   12 81   1278       F i gu r e   5 .   T h e   f i n ge r ’s   po s i t i o n s   w h e n   t h e   ( a )   s i n gl e   p h a l a nge   s o l e n o i d  a c t ua t o r   i s   a c t i v a t e d,     (b )  do ub l e   ph a l a n ge s   s o l e n o i d   a c t u a t o r  i s   a c t i v a t e d  a n d   (c )  b o t h   s o l e n o i d   a c t u a t o r s   a r e   a c t i v a t e d       A s   m e nt i o n e d  a b ov e ,   a   s i ngl e   f i nge r   r e qu i r e s   t w o   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   t o   c r e a t e   a   c o m pl e t e   m o t i o n   b e c a us e   t h e   t o t a l   s t r o ke   l e n gt h   r e qu i r e d  t o   m o v e   t h r e e   p h a l a n ge s   i s   33. 3   m m   (11 . 1  m m   f o r   e a c h   p h a l a n ge ) .   Ini t i a l l y ,   t h e   f i nge r' s   po s i t i o n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   2(c ).   W h e n  t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r   f o r   t h e   s i ngl e   p h a l a nge   i s   a c t i v a t e d,   i t   w i l l   pu l l   t h e   s i n g l e   p h a l a n ge   h i g h   t e n s i o n   s t ri n g  (y e l l ow )  a n d  m o ve s   t h e   bo t t o m   pha l a n ge .     T h i s   p ha l a n ge   w i l l   m o v e   be c a us e   t h e   hi g h   t e n s i o n   s t r i ng  i s   t i e d  t o   t h e   s i n g l e   p h a l a nge   s t r i n g   s t o ppe r   a s   i l l us t r a t e d  i n  F i gu r e   5( a ) .   T a ke   n o t e   of   t h e   do t t e d  c i r c l e s   i n   t h e   f i gur e   w h i c h   e m p h a s i s e   t h e   do ub l e   ph a l a nge s   h i g h   t e n s i o n  s t ri n g ' s   (r e d)  pl a c e m e nt   t h a t   i s   v e r y   n e a r   t o   t h e   hi n ge ' s   pi v o t .   T hi s   pa rt i c ul a r   pl a c e m e n t   i s   i m po rt a nt   t o   e n s ur e   t h a t   t h e   t o p  a n d  m i dd l e   p h a l a nge s '   m o v e m e n t s   a r e   n o t   c r i t i c a l l y   a ff e c t e d  w h e n   t h e   b o t t o m   p h a l a n ge   m o v e s .   H ow e ve r ,   t h e   do ub l e   ph a l a nge s   hi g h   t e n s i o n   s t ri n g   w i l l   b e   s l i g ht l y   l oo s e n   w h e n   t h e   b o t t o m   p h a l a nge   m o v e s   f r o m   f i n ge r' s   po s i t i o n   i n   F i gu r e   2(c )  t o   f i n ge r' s   po s i t i o n   i n  F i gur e   5(a )  b e c a us e   t h e   s t ri n g’s   l o c a t i o n   i s   n o t   e xa c t l y   a t   t h e   pi v o t .     Co n v e r s e l y ,   w h e n   t h e   s o l e n o i d  a c t u a t o r   f o r   t h e   do ub l e   ph a l a n ge s   i s   a c t i v a t e d,   i t   w i l l   pul l   t h e   do ub l e   pha l a n ge s   h i g h   t e n s i o n   s t ri n g  a n d  m o ve s   t h e   t o p  a n d  m i dd l e   p h a l a n ge s   t o   c r e a t e   a   h o o ki n g  a c t i o n.     T h e s e   ph a l a n ge s   w i l l   m o ve   be c a us e   t h e   h i g h   t e n s i o n   s t ri n g   i s   t i e d  t o   t h e   do u b l e   ph a l a nge   s t r i ng  s t o ppe r   a s   i l l us t r a t e d  i n  F i gu r e   5(b ).   T h e   f i n ge r   w i l l   c r e a t e   a   c o m pl e t e   m o t i o n   w h e n   b o t h   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   a r e   a c t i v a t e d  t o   m ov e   t h e   t hr e e   ph a l a n ge s   a s   i l l us t r a t e d  i n   F i gu r e   5(c ).   A ga i n,   t h e s e   ph a l a nge s   w i l l   m o v e   b e c a us e   t h e   h i g h   t e n s i o n   s t ri n gs   a r e   t i e d  t o   t h e   s t ri n g   s t o ppe r s .   B a s e d  o n   t h e   f i nge r' s   m o t i o n s ,   t h e   g ra s pi ng  o r   h o l di ng  s t r e n g t h   i s   m o s t l y   de pe n ds   o n   t h e   n e t   f o r c e   of  t h e   do ub l e   ph a l a nge s   s o l e n o i d  a c t ua t o r s .   T hi s   i s   due   t o   t h e   f a c t   t ha t   t h e   h o o ki ng  po s i t i o n   i s   a l r e a dy   s u f f i c i e n t   t o   gr a b   o r   h o l d  a n   o b j e c t .   T h e r e f o r e ,   t h e   do ub l e   ph a l a n ge s   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   m us t   ha v e   a   l a rge r   n e t   f o r c e   a s   c o m pa r e d  t o   t h e   s i ngl e   pha l a n ge   s o l e n o i d  a c t ua t o r s .   N e ve r t he l e s s ,   t h e   s i n g l e   pha l a nge   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   a r e   s t i l l   i m po r t a nt   t o   a s s i s t   i n   g r a s p i n g  o b j e c t s   t h a t   ha v e   v a r i o us   s h a pe s   a n d   s i z e s .     2. 2 .      Th e   F i v e - F i n g e r e d   R o b o ti c   H an d   P r o to typ e   T h e   p r o t o t y pe ,   w h i c h   i s   s h o w n   i n  F i gu r e   6   w i t h o ut   c o ve r s ,   w a s   us e d  t o   e v a l ua t e   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s ’  c a pa b i l i t y   i n  ge n e ra t i n g   b a s i c   f i n ge r  m o t i o n s   a s   de s c r i b e d  i n   S e c t i o n   2 . 1 .     T h i s   p r o t o t y p e ’s   a ppe a r a n c e   i s   s i m i l a r   t o   t h e   g r a p h i c a l   de s i g n   b e c a us e   t h e   p a r t s   a r e   3D   p ri n t e d .   O n l y   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s ,   hi g h   t e n s i o n   s t ri n gs   a n d  s t ri n g  s t o ppe r s   w e r e   a c qui r e d  i n   r e a dy m a de   f o r m s .   T o   be   pr e s i c e ,   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   a r e   m a de   by   G ua r di a n   E l e c t r i c   a n d  r a t e d  a t   12  V   b ut   t h e   s i n gl e   p h a l a n ge   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   u s e   t h e   T 6 x12 - I - 1 2  m o de l   (t o p)  t ha t   h a s   a   m a x i m u m   s t r o ke   l e n gt h  o f   12. 7  m m   w h e r e a s   t h e   do ub l e   ph a l a n ge s   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   us e   t h e   b i gge r   T 8X 16 - I - 12  m o de l   (bo t t o m )  t ha t   h a s   a   m a xi m u m   s t r o ke   l e n g t h   o f   25. 4  m m .   M e a n w h i l e ,   t h e   hi g h   t e n s i o n   s t ri n gs   a nd  s t r i n g   s t o ppe r s   a r e   m a de   f r o m   b r a i de d  n y l o n   f i s h i n g   l i n e   a nd  pl a s t i c   b e a d  r e s pe c t i v e l y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sol e n oi d   ac t ua t e d   f i v e - f i ng e r e d   r obot i c   han d  d e s i gn :…   ( Sy e d   Z ai na l   A b i di n   S y e d   Kam ar u l   B ahr i n )   1279       F i gu r e   6 .   T h e   f i v e - f i n ge r e d  r o b o t i c   h a nd  p r o t o t y pe   (a )  pa l m ,   (b )  s i de s   a n d   (c )  b a c k h a n d   v i e w       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S     T h e   p r o t o t y pe ’ s   b a s i c   f i n ge r   m o t i o n s ,   w h i c h   a r e   b a s e d  on   t h e   o pe r a t i o n a l   c o n c e pt   de s c r i b e d  i n  S e c t i o n   2. 1,   a r e   de pi c t e d  i n  F i gu r e   7 .   It   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   p r o t o t y p e ' s   b a s i c   f i n ge r   m o t i o n s   a r e   s i m i l a r   t o   t h e   b a s i c   f i n ge r  m o t i o n s   o f   t h e   de s i gn.   E v e n   t h o ug h  t h e r e   i s   a   s l i g ht   a n g l e   v a ri a t i o n  due   t o   s o m e   un e xpe c t e d  m e c h a ni c a l   f a c t o r s   s uc h  a s   i n c o n s i s t e n t   hi n ge   s t i f f n e s s   a nd  s t ri n g   t e n s i o n,   t h e   p ha l a n ge s   m o ve d  i n   a c c o r da n c e   t o   t h e   a s s u m e d  o r   e xpe c t e d  p o s i t i o n s   of   t h e   de s i gn .   T h e r e f o r e ,   t h e s e   o ut c o m e s   h a v e   pr o ve n   t ha t   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   a r e   c a pa b l e   o f   ge n e r a t i n g   b a s i c   f i n ge r   m o t i o n s   f o r   a   f i v e - f i n ge r e d  r o bo t i c   h a n d .           F i gu r e   7 .   T h e   p r o t o t y p e   f i n ge r’s   po s i t i o n s   w h e n   t h e   ( a )  s i n gl e   pha l a n ge   s o l e n o i d   a c t u a t o r   i s   a c t i v a t e d,     (b )  do ub l e   ph a l a n ge s   s o l e n o i d   a c t u a t o r  i s   a c t i v a t e d  a n d   (c )  b o t h   s o l e n o i d   a c t u a t o r s   a r e   a c t i v a t e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     12 73   -   12 81   1280   4.   C O N C LU S I O N   D ue   t o   t h e   s i m i l a r i t y   b e t w e e n   t h e   b a s i c   f i n ge r   m o t i o n s   t ha t   w e r e   a s s um e d  i n  t h e   de s i g n   a n d  a l s o   t h e   pr o t o t y p e ' s   pe r c e pt i b l e   o ut c o m e s ,   i t   c a n   b e   c o n c l ude d  t ha t   t he   s o l e n o i d  a c t ua t o r s   ha v e   t h e   c a pa b i l i t y   t o  c r e a t e   b a s i c   f i n ge r s '   m o t i o n s .   H ow e ve r ,   f u r t h e r   r e s e a r c h   a nd  de v e l o pm e n t s   a r e   r e qui r e d  t o   g a uge   t h e   s o l e n o i d  a c t ua t o r s '   t r ue   po t e n t i a l s   i n   t h e   a s pe c t   o f   f i ve - f i n ge r e d  r o bo t i c   h a nd  de s i g n   s uc h   a s   g r a s p i n g  s t r e n g t h ,   r e a c t i o n  t i m e   a n d  de xt e ri t y .   T h i s   c a n   b e   r e a l i s e d  t hr o ug h  i n - de pt h   c a l c ul a t i o n s ,   s i m ul a t i o n s   a nd  f urt h e r  e xpe r i m e nt a t i o n s .   N e v e r t h e l e s s ,   t h e s e   f i n d i n gs   c a n  b e c o m e   a   c a t a l y s t   fo r   f ut u r e   i m p r o v e m e n t s .       A C K N O WL ED G E M EN TS     T h e   a ut h o r s   w o ul d  l i ke   t o  t h a nk  t h e   M a l a y s i a n   go v e r nm e nt   fo r   f un di n g  t hi s   pr o j e c t   i n   2013  u n t i l   2016  u nde r  t h e   E x pl o ra t o r y   R e s e a r c h   G ra n t   S c h e m e   (E R G S ):   06 012013 E R G S .       R EF ER EN C ES     [ 1]   "R o b o t i c s " .   O xf o r d  D i c t i o na r i e s .   R e t r i e v e d   20   F e b r u a r y   2013 .   [ 2]   V .   A r y a i ,   M .   K ha r a z i   a nd  F .   A r i a i ,   " “ N e a r e s t   Z e r o - P o i nt ”   A l g o r i t hm   f o r   C oo pe r a t i v e   R o b o t i c   S e a r c h  M i s s i o ns " ,   I nt e r n at i on a l   J o ur n al   o f   R obo t i c s   and   A u t om a t i on   ( I J R A ) ,   v o l .   11,   n o .   4,   p p.   25 - 38 ,   201 7.   [ 3]   U .   Q i dw a i ,   M .   A kba r ,   M .   M a qbo o l   a n d  M .   J a ha n s ha hi ,   " H i e r a r c h i c a l   I ns pe c t i o n  S y s t e m   U s i ng   V i s u a l   a nd   M F L   P r o be   R o bo t s " ,   I nt e r na t i ona l   J ou r na l   of   R o bot i c s   and   A u t om a t i on   ( I J R A ) ,   v o l .   7 ,   no .   4,   pp .   283 - 29 6,   20 18 .     [ 4]   M .   M uj i a r t o   e t   a l . ,   " C o l o r e d   O bj e c t   D e t e c t i o n  u s i ng   5   D o f   R o bot   A r m   ba s e d   A da pt i v e   N e ur o - F uz z y   M e t ho d" ,   I ndo ne s i an   J o ur na l   of   E l e c t r i c a l   E n gi ne e r i n g  an d  C om p ut e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   13 ,   no .   1 ,   p .   293 ,   20 19 .   A v a i l a b l e :   10 . 115 91/ i j e e c s . v 13. i 1 . pp2 93 - 299 .   [ 5]   B .   S ut ha r   a nd  N .   S i nd hu,   " D e s i g n  o f   E ne r gy   E f f i c i e nt   F o ur   F i ng e r   R o bo t i c   H a nd" ,   I nt e r n at i ona l   J o ur n al   o f   R obot i c s   and   A u t om a t i on  ( I J R A ) ,   v o l .   5 ,   no .   1,   pp .   1 - 5,   20 16 .     [ 6]   W .   Y a n,   H .   N i e ,   J .   C he n  a nd  D .   H a n ,   " O pt i m a l   D e s i g n  a nd  G r a s p  A bi l i t y   E v a l ua t i o n  of   F o ur - F i ng e r   T e ndo n - D r i v e n   H a nd" ,   I n t e r na t i ona l   J our na l   o f   A dv a nc e d  R o bot i c   Sy s t e m s ,   v o l .   1 4,   no .   6 ,   p.   172 9881 4177 4844 ,   201 7.   A v a i l a b l e :   10. 1 177 / 172 9881 417 7484 44.   [ 7]   G .   C a r bo ne ,   C .   R o s s i   a nd  S .   S a v i no ,   " P e r f o r m a nc e   C o m pa r i s o n  B e t w e e n  F E D E R I C A   H a nd  a nd  L A R M   H a nd" ,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   A dv an c e d  R o bot i c   S y s t e m s ,   v o l .   12 ,   no .   7,   p.   90 ,   2015 .   A v a i l a bl e :   10. 5 772 / 605 23 .   [ 8]   P a l l i ,   G . ;   S c a r c i a ,   U . ;   M e l c h i o r r i ,   C . ;   V a s s u r a ,   G . ;   ,   " D e v e l o pm e nt   o f   R o b o t i c   H a nds :   T he   U B   ha nd  e v o l ut i o n, "   I nt e l l i ge nt   R obo t s   a nd  Sy s t e m s   ( I R O S) ,   201 2  I E E E / R S J   I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp . 545 6 - 5457 ,   7 - 12   O c t .   2 012 .   [ 9]   S he ng qi   T a n;   W e nz e ng   Z ha ng ;   Q i a ng   C he n;   D o ng  D u;   ,   " D e s i g n  a nd  A na l y s i s   o f   U nde r a c t u a t e d  H um a no i d   R o bo t i c   H a nd  ba s e d  o n  S l i p  B l o c k - C a m   M e c ha n i s m , "   R obo t i c s   a nd  B i om i m e t i c s   ( R O B I O ) ,   2 009  I E E E   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp . 23 56 - 2361 ,   19 - 23   D e c .   2 009.   [ 10]   S o no da ,   T . ;   G o dl e r ,   I . ;   ,   " M u l t i - F i ng e r e d  R o bo t i c   H a nd   E m pl o y i ng  S t r i ng s   T r a n s m i s s i o n  N a m e d  “ T w i s t   D r i v e ”  —   V i de o   C o nt r i b ut i o n ,"   I nt e l l i ge nt   R obo t s   and   Sy s t e m s   ( I R O S) ,  201 0  I E E E / R S J   I n t e r nat i o nal   C on f e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp . 252 7 - 2528 ,   18 - 22  O c t .   201 0.   [ 11]   I s hi i ,   C . ;   N i s hi t a ni ,   Y . ;   H a s hi m o t o ,   H . ;   ,   " R o bo t i c   H a nd  w i t h  A   N e w   B e ndi ng   M e c ha n i s m , "   M e c hat r on i c s   and   A ut om a t i on ,  2009 .   I C M A   200 9.   I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp . 32 - 36 ,   9 - 12  A ug .   20 09 .   [ 12]   S c hm i t z ,   A . ;   P a t t a c i ni ,   U . ;   N o r i ,   F . ;   N a t a l e ,   L . ;   M e t t a ,   G . ;   S a nd i n i ,   G . ;   ,   " D e s i g n ,   R e a l i z a t i o n  a nd  S e n s o r i z a t i o n  o f   T he   D e xt e r o us   i C u b  H a nd , "   H um ano i d   R obo t s   ( H um ano i d s ) ,   2 01 0  10 t h  I E E E - R A S   I n t e r na t i ona l   C o nf e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp. 186 - 19 1,   6 - 8  D e c .   2010 .   [ 13]   D e s hp a nde ,   A . D . ;   Z he   X u;   W e g he ,   M . J . V . ;   B r o w n,   B . H . ;   K o ,   J . ;   C ha ng ,   L . Y . ;   W i l ki ns o n,   D . D . ;   B i di c ,   S . M . ;   M a t s uo ka ,   Y . ;   ,   " M e c ha n i s m s   o f   t he   A na t o m i c a l l y   C o r r e c t   T e s t b e d  H a nd , "   M e c h a t r on i c s ,   I E E E / A SM E   T r ans ac t i ons   on   ,   v o l . 18 ,   no . 1 ,   pp. 238 - 250 ,   F e b .   201 3.   [ 14]   S ha do w   R o bo t   C o m pa ny   L t d. ,   " S ha do w   D e x t e r o us   H a nd   T e c hn i c a l   S pe c i f i c a t i o n, "   L o ndo n,   20 13.   [ 15]   K y u - J i n  C ho ;   R o s m a r i n,   J . ;   A s a da ,   H . ;   ,   " S B C   H a nd:   A   L i g ht w e i g ht   R o bo t i c   H a nd  w i t h  a n  S M A   A c t ua t o r   A r r a y   i m pl e m e n t i ng   C - s e g m e nt a t i o n, "   R ob ot i c s   and   A ut om at i o n,   2007  I E E E   I nt e r n at i ona l   C o nf e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp. 9 21 - 926 ,   10 - 14   A pr i l   2 007 .   [ 16]   K y u - J i n  C ho ;   R o s e m a r i n ,   J . ;   A s a da ,   H . ;   ,   " D e s i g n  o f   V a s t   D O F   A r t i f i c i a l   M us c l e   A c t ua t o r s   w i t h   A   C e l l u l a r     A r r a y   S t r uc t ur e   a nd  i t s   A ppl i c a t i o n  t o   A   F i v e - F i ng e r e d   R o bo t i c   H a nd , "   R obo t i c s   an d  A u t om a t i on ,   2 006 .   I C R A   2006 .   P r oc e e di ng s   2006   I E E E   I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   n o . ,   p p. 2214 - 22 19,   1 5 - 19  M a y   2006 .   [ 17]   ] X .   A n,   X .   L i u  a nd  B .   S un ,   " D y na m i c   C ha r a c t e r i s t i c s   o f   t he   N oz z l e   O pe ni ng   P r e s s u r e   b a s e d  o n  t he   F l ui d – S t r uc t ur e   I nt e r a c t i o n  f o r   A   D o ubl e - S o l e no i d - V a l v e   F ue l   I nj e c t i o n  S y s t e m " ,   P r oc e e di ngs   of   t he   I n s t i t ut i on  o f   M e c han i c a l   E ngi ne e r s ,   P ar t   D :   J ou r na l   of   A u t om ob i l e   E ngi ne e r i ng ,   v o l .   231,   no .   11 ,   pp.   1 589 - 160 2,   20 16 .   A v a i l a bl e :   10. 1 177 / 095 4407 016 6803 95.   [ 18]   F i g l i o l i ni ,   G . ;   R e a ,   P . ;   ,   " C a . U . M . H a .   R o bo t i c   H a n d  ( C a s s i n o - U nde r a c t ua t e d - M ul t i f i ng e r - H a nd ) , "   A dv a nc e d  I nt e l l i ge nt   M e c h at r on i c s ,   200 7  I E E E / A S M E   i n t e r na t i ona l   c on f e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp . 1 - 6 ,   4 - 7   S e pt .   2007 .   [ 19]   N.   H ung   a nd  O .   L i m ,   " A   S i m ul a t i o n  a nd  E x pe r i m e nt a l   S t udy   o n  t he   O pe r a t i ng   C ha r a c t e r i s t i c s   o f   A   S o l e no i d  G a s   I nj e c t o r " ,   A dv anc e s   i n  M e c ha ni c a l   E ngi ne e r i n g ,   v o l .   11,   no .   1,   p.   1687 8140 1881 742 ,   2019 .   A v a i l a bl e :   10. 1 177 / 168 7814 018 8174 21.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sol e n oi d   ac t ua t e d   f i v e - f i ng e r e d   r obot i c   han d  d e s i gn :…   ( Sy e d   Z ai na l   A b i di n   S y e d   Kam ar u l   B ahr i n )   1281   [ 20]   T a n,   L . Q . ;   X i e ,   S . Q . ;   L i n,   I . C . ;   L i n,   T . ;   ,   " D e v e l o pm e nt   o f   A   M ul t i f i ng e r e d  R o bo t i c   H a nd , "  I n f o r m at i o n  an d  A ut om a t i on ,   2009 .   I C I A   ' 09.   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp . 15 41 - 1545 ,   22 - 24   J u ne   200 9.   [ 21]   G a i s e r ,   I . ;   S c hul z ,   S . ;   K a r g ov ,   A . ;   K l o s e k,   H . ;   B i e r ba um ,   A . ;   P y l a t i u k,   C . ;   O be r l e ,   R . ;   W e r ne r ,   T . ;   A s f o ur ,   T . ;   B r e t t h a ue r ,   G . ;   D i l l m a nn ,   R . ;   ,   " A   N e w   A nt hr o po m o r phi c   R o bo t i c   H a nd , "   H um ano i d  R ob ot s ,   2008 .   8 t h  I E E E - R A S   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp. 418 - 422 ,   1 - 3  D e c .   2008 .   [ 22]   S i t um ,   Z . ;   Z i l i c ,   T . ;   E s s e r t ,   M . ;   ,   " H i g h  S pe e d  S o l e no i d  V a l v e s   i n  P ne um a t i c   S e r v o   A ppl i c a t i o ns , "   C ont r o l   &   A ut om a t i on ,   2007 .   M E D   ' 07 .   M e d i t e r r ane an  C on f e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   n o . ,   p p. 1 - 6,   27 - 29   J u ne   200 7.   [ 23]   Q i l e i   W a ng ,   F e ngy u  Y a ng ,   Q i a n  Y a ng ,   J u nhu i   C he n,   H o ngy a n  G ua n,   “ E xp e r i m e n t a l   A na l y s i s   o f   N e w   H i g h - S pe e d  P o w e r f ul   D i g i t a l   S o l e no i d  V a l v e s ” ,  E ne r gy   C o nv e r s i on  and  M an a ge m e nt ,   V o l um e   52 ,   I s s ue   5 ,   M a y   2011,   P a g e s   2309 - 231 3,   I S S N   0196 - 890 4,   10 . 1 016 / j . e nc o nm a n. 2010 . 1 2. 0 32 .   [ 24]   So - N a m   Y un;   H w a ng - H oo n  J e o ng;   S oo n - C ha n  H w a ng ;   H y o - B o n g   K i m ;   I n - S e o p  P a r k;   ,   " H i g h  S p e e d  S o l e no i d   A c t ua t o r   f o r   H i g h - V o l t a g e   C i r c ui t   B r e a k e r , "   C ont r ol ,   A u t om a t i on  and  Sy s t e m s   ( I C C A S) ,   201 1  11 t h  I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o n  ,   v o l . ,   no . ,   pp . 100 6 - 1010 ,   26 - 29   O c t .   201 1.   [ 25]   J .   H o r ne r ,   " E l e c t r i c a l   C o nt r o l s , "   i n  A ut om ot i v e   e l e c t r i c a l   handb ook .   U ni t e d  S t a t e s   o f   A m e r i c a :   H P B o o ks ,   1987,   c h.   5,   pp .   33 - 34.   [ 26]   S .   Z .   A .   S .   K .   B a h r i n ,   " D e s i g n  a nd  D e v e l o pm e nt   o f   a   N e w   E l e c t r o m a g ne t i c   P r i m e   M o v e r   U s i ng   S o l e no i d  T e c hno l o gy , "   K a j a ng ,   S e l a ng o r ,   20 11.   [ 27]   K .   M i t s u i ,   R .   O z a w a   a nd  T .   K o u,   " A n  U nde r - A c t ua t e d  R o bo t i c   H a nd  f o r   M ul t i pl e   G r a s p s , "   2 013  I E E E / R S J   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   I n t e l l i ge n t   R obo t s   and   S y s t e m s ,   T o k y o,   2013 ,   pp .   5475 - 54 80.   [ 28]   T .   R .   H unt ,   C .   J .   B e r t h e l e t t e   a nd  M .   B .   P o po v i c ,   " L i ne a r   O ne - to - M a ny   ( O T M )   s y s t e m , "   T e c hno l og i e s   f or   P r ac t i c al   Ro bot   A p pl i c a t i on s   ( T e P R A ) ,   2013   I E E E   I n t e r na t i o nal   C o nf e r e nc e   o n,   W o bur n ,   M A ,   20 13 ,   pp.   1 - 6.   [ 29]   B .   S hi e l d s   a nd  M .   G o l df a r b,   " D e s i g n  a nd  E ne r g e t i c   C ha r a c t e r i z a t i o n  o f   a   S o l e no i d  I nj e c t e d  L i qui d  M o no pr o pe l l a n t   P o w e r e d  A c t ua t o r   f o r   S e l f - P o w e r e d  R o bo t s , "   P r oc e e di n g s   of   t he   2 005  I E E E   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  R obo t i c s   and  A ut om at i on ,   200 5,   pp .   241 - 24 6.   [ 30]   S .   O b a t a ,   T .   H a ne y o s hi   a nd  Y .   S a i t o ,   " N e w   L i ne a r   S o l e no i d   A c t ua t o r   f o r   H um a no i d  R o bo t , "   M e c a t r o ni c s   ( M E C A T R O N I C S ) ,   201 4  1 0t h  F r a nc e - J a pa n /   8t h  E ur o pe - A s i a   C o n g r e s s   o n,   T o ky o ,   201 4,   pp .   367 - 37 0.   [ 31]   A .   T a ka i ,   N .   A l a n i z i ,   K .   K i g uc hi   a nd   T .   N a n a y a kka r a ,   " P r o t o t y pi ng   t he   F l e x i bl e   S o l e no i d - C o i l   A r t i f i c i a l   M u s c l e ,   f o r   E xo s ke l e t a l   R o bo t s , "   C on t r ol ,   A ut om at i o n  and  Sy s t e m s   ( I C C A S) ,   2013  1 3t h  I n t e r nat i on al   C o nf e r e nc e   o n,   G w a ng j u,   20 13,   p p.   10 46 - 1051 .   [ 32]   S .   Z .   A .   S .   K .   B a hr i n  a n d  K .   S .   M .   S a ha r i ,   " D e s i g n  a nd  D e v e l o p m e nt   o f   A   F i v e - F i ng e r e d  M a s t e r - S l a v e   R o bo t i c   H a nd  by   u s i ng   S o l e no i d  a nd  P r e s s ur e   S e ns o r s   C o m pa r a t o r   T e c hn o l ogy   S o l e no i d  A c t ua t i o n  S y s t e m ,"   2016  I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   P ow e r   and   E ne r g y   ( P E C on) ,   M e l a k a ,   2016 ,   pp.   4 95 - 499 .   [ 33]   “ H um a n   E ng i ne e r i ng   D e s i g n  D a t a   D i g e s t ” .   ( 2000 ) .   W a s hi ng t o n,   D . C . :   T he   G r o up.       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       S y e d  Z a i na l   A bi di n  S y e d  K a m a r ul   B a h r i n   w a s   bo r n  o n  J a nua r y   22,   1984.   H e   o bt a i ne d  h i s   B a c he l o r   o f   E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o n i c s   E ng i ne e r i ng   ( 200 6)   a nd  M a s t e r   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   ( 201 2)   a t   U ni v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l ,   M a l a y s i a .   H e   i s   c ur r e n t l y   do i ng   hi s   P h D   i n  E ng i ne e r i ng   t h a t   f o c us e s   o n  r o bo t i c s   a t   U n i v e r s i t i   T e n a g a   N a s i o na l ,   M a l a y s i a .   H i s   t o pi c s   o f   r e s e a r c h  i nc l ude   e duc a t i o n,   r e ne w a b l e   e n e r g y ,   r o bo t i c s ,   s y s t e m   a u t o m a t i o n,   e l e c t r i c a l   m a c hi n e r y   a nd  a u t o m o t i v e .         K ha i r ul   S a l l e h  M o ha m e d  S a h a r i :   H e   i s   c ur r e nt l y   a   pr o f e s s o r   a t   t he   D e pa r t m e nt   o f   M e c ha n i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l .   H e   r e c e i v e d   hi s   P hD   f r o m   K a na z a w a   U n i v e r s i t y ,   J a pa n  i n  2006 .   H i s   r e s e a r c h  i n t e r e s t   i nc l ud e s   r o bo t i c s ,   m e c ha t r o ni c s ,   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   a nd  M a c h i ne   L e a r ni ng .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.