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What Gear Ratio Makes QDD Actuators Robust Against Impacts? A Theoretical Limit and Interactive Tool for Legged Robots

Shu, Anton Leonhard und Fründ, Konrad und Beck, Fabian und Ehlert, Tristan Hagen und Kolb, Alexander und Topalovic, Natalija und Raschel, Clara Maria und Wolf, Sebastian und Hutter, Marco und Lee, Jinoh (2026) What Gear Ratio Makes QDD Actuators Robust Against Impacts? A Theoretical Limit and Interactive Tool for Legged Robots. In: 25th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, Humanoids 2026. IEEE. 25th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), 2026-12-06 - 2026-12-08, Santa Clara, CA, USA. ISSN 2164-0572.

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Kurzfassung

Impact robustness is critical when selecting and designing quasi-direct-drive (QDD) actuators for legged robots, yet currently used gear ratios vary widely. We derive a soft gear-ratio boundary beyond which reducing reflected inertia provides rapidly diminishing benefits for impact robustness. The boundary follows from factoring impact robustness into an energy-ratio term and an inertia-ratio term, with the latter exhibiting strong nonlinear behavior. Applying the resulting criterion to existing robots shows that proprioceptive designs with low collision energy can slightly exceed this boundary, whereas systems with larger link inertia remain below it. To support practical actuator selection, we also provide a browser-based calculator for real-time visualization of impact robustness across a wide parameter range. Together, these contributions enable rapid design exploration and provide a quantitative criterion for actuator selection in impact-prone legged robots.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/228065/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:What Gear Ratio Makes QDD Actuators Robust Against Impacts? A Theoretical Limit and Interactive Tool for Legged Robots
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Shu, Anton LeonhardAnton.Shu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8825-6697NICHT SPEZIFIZIERT
Fründ, KonradNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-9581-8045NICHT SPEZIFIZIERT
Beck, FabianNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-3239-5505NICHT SPEZIFIZIERT
Ehlert, Tristan HagenNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0002-3626-6364NICHT SPEZIFIZIERT
Kolb, AlexanderAlexander.Kolb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Topalovic, Natalijanatalija.topalovic (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raschel, Clara MariaNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-1333-5910NICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, SebastianNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-5711-5007NICHT SPEZIFIZIERT
Hutter, MarcoNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-4285-4990NICHT SPEZIFIZIERT
Lee, JinohJinoh.Lee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4901-7095NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Erschienen in:25th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, Humanoids 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Verlag:IEEE
ISSN:2164-0572
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:impact, robustness, humanoid robots, QDD, gear ratio
Veranstaltungstitel:25th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids)
Veranstaltungsort:Santa Clara, CA, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Dezember 2026
Veranstaltungsende:8 Dezember 2026
Veranstalter :IEEE-RAS
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 - Laufroboter/Lokomotion [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
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Shu, Anton Leonhard
Hinterlegt am:29 Okt 2026 15:28
Letzte Änderung:29 Okt 2026 15:28

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