Design of a Compliant Joint Based on Antagonistic-Driven Torsion Springs

Das Kapitel stellt ein neuartiges Design für ein konformes Gelenk vor, das auf antagonistisch angetriebenen Torsionsfedern beruht und die Sicherheit in Mensch-Roboter-Interaktionen verbessern soll. Sie nimmt die Herausforderung der "leeren Rückfahrt" in serienmäßigen elastischen Aktuatoren (SEAs) in Angriff, indem sie eine antagonistische Struktur verwendet, die es jeder Torsionsfeder ermöglicht, das Drehmoment nur in eine Richtung zu lenken. Der Entwurf enthält eine detaillierte Analyse der Beziehung zwischen Entwurfsparametern und Steifigkeit von Drehfedern, die in einem abgeleiteten Ausdruck gipfelt, der den Entwurf von Federn mit gewünschten Steifigkeitseigenschaften erleichtert. Experimentelle Ergebnisse bestätigen die Effektivität der vorgeschlagenen SEA und zeigen eine verbesserte Kollisionssicherheit und genaue Steifigkeitskalibrierung. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über mögliche zukünftige Anwendungen, wie etwa die Robotik für die Rehabilitation der oberen Extremitäten, wobei die praktische Bedeutung des vorgeschlagenen Designs hervorgehoben wird.