Entwicklung einer verstellbaren Dämpfer-Einheit für elastische Roboter-Aktoren

Abstract

Robotersysteme mit elastischer Kopplung zwischen Antrieb und Gelenk stehen aktuell stark im Fokus der Forschung am Deutschen Institut für Luft und Raumfahrt. Sogenannte SEA (Serial Elastic Actuator) oder, falls die mechanische Steifigkeit der elastischen Kopplung verstellbar ist auch VIA (Variable Impediance Actuator) genannte Antriebskonzepte werden eingesetzt um, Robotersysteme robuster gegenüber stoßartiger Belastungen und unbekannter Einsatzumgebungen zu machen oder auch in zyklischen Tasks mechanische Energie effizienter speichern zu können. Ungünstiger Weise kann die sich aus Massenverteilung und Steifigkeit der elastischen Elemente ergebende Eigenschwingform, die mit geeigneten Regelalgorythmen bei zyklischen Tasks genutzt werden kann nicht, oder bei Einsatz von VI Antrieben nur langsam und unter beträchtlichem Energieeinsatz verändert werden. Ein weiteres zu lösendes Problem ist die Minimierung / Kontrolle des unvermeidlichen Einfederns bei stoßartigen Laständerungen. Ändert sich die Last, so federn die elastischen Elemente ein, dies muss durch die Motoren ausgeglichen werden, was nur mit einer begrenzten Geschwindigkeit und dem entsprechenden Energieaufwand erfolgen kann.