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A Robotic Torso Joint With Adjustable Linear Spring Mechanism for Natural Dynamic Motions in a Differential-Elastic Arrangement

Reinecke, Jens und Dietrich, Alexander und Shu, Anton und Deutschmann, Bastian und Hutter, Marco (2021) A Robotic Torso Joint With Adjustable Linear Spring Mechanism for Natural Dynamic Motions in a Differential-Elastic Arrangement. IEEE Robotics and Automation Letters, 7 (1), Seiten 9-16. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2021.3117245. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9565388

Kurzfassung

To be operated in unknown or complex environments, modern robots have to fulfill various challenging criteria. Among them, one finds requirements such as a high level of robustness to withstand impacts and the capabilities to physically interact in a safe manner. One way to achieve that is to integrate variable-stiffness actuators into the systems, enabling compliant behavior through the elastic components and providing the additional adaptability of the impedance. Here, we introduce a novel adjustable linear stiffness joint mounted in a differential-elastic arrangement. The mechanism is integrated into the anthropomorphic upper body of the DLR David robot and responsible for the spinal rotation. Consequently, the actuator is crucial for the overall workspace of the robot and the realization of energy-efficient natural motions such as in dynamic running. The proposed hardware setup is experimentally validated in terms of the linearity in the spring characteristics, intrinsic damping, the excitation of resonance frequencies, and the ability to alter these resonance frequencies through stiffness adaptation during dynamic motions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146533/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Robotic Torso Joint With Adjustable Linear Spring Mechanism for Natural Dynamic Motions in a Differential-Elastic Arrangement
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Reinecke, JensJens.Reinecke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9256-0766NICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, AlexanderAlexander.Dietrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3463-5074NICHT SPEZIFIZIERT
Shu, Antonanton.shu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8825-6697NICHT SPEZIFIZIERT
Deutschmann, Bastianbastian.deutschmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9139-5719NICHT SPEZIFIZIERT
Hutter, MarcoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 Oktober 2021
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1109/LRA.2021.3117245
Seitenbereich:Seiten 9-16
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Compliant joints and mechanisms, humanoid robot systems, mechanism design
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Roboterdynamik & Simulation [RO], R - Mechatronik [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Deutschmann, Dr. -Ing. Bastian
Hinterlegt am:30 Nov 2021 14:49
Letzte Änderung:30 Nov 2021 14:49

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