Impact Robustness vs. Torque Bandwidth: A Design Guide for Differential Elastic Actuators

Shu, Anton Leonhard und Raschel, Clara Maria und Keppler, Manuel und Wedler, Armin und Görner, Martin (2024) Impact Robustness vs. Torque Bandwidth: A Design Guide for Differential Elastic Actuators. IEEE Transactions on Robotics, 40, Seiten 3657-3675. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TRO.2024.3422049. ISSN 1552-3098.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10582442/

Kurzfassung

Differential Elastic Actuators (DEAs) connect a motor and a spring via differential gears to a shared output shaft, offering a more compact solution for creating mechanically robust systems than Series Elastic Actuators (SEAs), with superior torque transmission at high frequencies. The key to maximizing DEA performance lies in the careful selection of stiffness, inertia, and damping values to meet specific requirements for performance and durability. We introduce a DEA design guide that utilizes open-loop torque-bandwidth for performance evaluation and the magnitude of impact-induced gear torque for robustness evaluation. This approach enables determining DEA parameters using closed-form equations, eliminating the need for simulations or extensive expert knowledge. The effectiveness of our method is confirmed through experiments with a re-configurable DEA prototype.

elib-URL des Eintrags:

https://elib.dlr.de/205476/

Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Zusätzliche Informationen:

Gefördert durch die Helmholzgemeindschaft im Programm iFOODis KA-HSC-06.

Titel:

Impact Robustness vs. Torque Bandwidth: A Design Guide for Differential Elastic Actuators

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Shu, Anton Leonhard	Anton.Shu (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-8825-6697	167104428
Raschel, Clara Maria	Clara.Raschel (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0003-1333-5910	NICHT SPEZIFIZIERT
Keppler, Manuel	Manuel.Keppler (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-1532-963X	NICHT SPEZIFIZIERT
Wedler, Armin	Armin.Wedler (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-8641-0163	NICHT SPEZIFIZIERT
Görner, Martin	martin.goerner (at) dlr.de	https://orcid.org/0009-0001-3418-574X	167104431

Datum:

2 Juli 2024

Erschienen in:

IEEE Transactions on Robotics

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

DOI:

10.1109/TRO.2024.3422049

Seitenbereich:

Seiten 3657-3675

Herausgeber:

Herausgeber	Institution und/oder E-Mail-Adresse der Herausgeber	Herausgeber-ORCID-iD	ORCID Put Code
Kheddar, Abderrameh	CNRS - The French National Centre for Scientific Research	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Robuffo Giordano, Paolo	Inria/IRISA - Institut National des Sciences Appliquées de Rennes	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Verlag:

IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers

ISSN:

1552-3098

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

Torque, Actuators, Robustness, Springs, Bandwidth, Shafts, Gears, Compliant Joint/Mechanism, Mechanism Design, Compliance and Impedance Control, Differential Elastic Actuator

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 - Projekt MOREX, R - Laufroboter/Lokomotion, R - Basistechnologien

Standort:

Oberpfaffenhofen

Institute & Einrichtungen:

Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)

Hinterlegt von:

Shu, Anton Leonhard

Hinterlegt am:

24 Jul 2024 17:31

Letzte Änderung:

09 Sep 2024 16:05

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

Impact Robustness vs. Torque Bandwidth: A Design Guide for Differential Elastic Actuators. (deposited 24 Jul 2024 17:31) [Gegenwärtig angezeigt]

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