Increasing robustness and output performance of Variable Stiffness Actuators in periodic motions
Increasing robustness and output performance of Variable Stiffness Actuators in periodic motions
复制标题
提高可变刚度执行器在周期性运动中的鲁棒性和输出性能
DOI：
10.1016/j.mechmachtheory.2021.104645
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发表时间：
2022
影响因子：
5.2
通讯作者：
Jafari, Amir
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Exley, Trevor;Jafari, Amir
可变刚度执行器 (VSA) 的开发是为了解决传统“刚性”机器人中存在的安全性和与不确定性相互作用的有限适应性以及能源效率问题。当针对特定应用给出 VSA 的所需性能时，问题是如何以最小的能耗和针对不确定性的最大鲁棒性来实现该所需性能。这将带来更紧凑、更轻但更强大的 VSA。这项工作通过开发一个能够稳健地最大化 VSA 输出性能的框架，加深了对如何优化设计刚度调整机构参数的理解。五个 VSA 示例，每个代表一组不同的刚度调整机构设计，正在基于所提出的优化框架进行考虑和评估，以执行给定的周期性运动。然后将每组的最终优化设计与原始设计在输出性能和鲁棒性方面进行比较。所提出的框架显示给定周期性运动的输出性能提高了高达 546%，并且鲁棒性高达最佳设计值的 2.1% 扰动。
Variable Stiffness Actuators (VSAs) have been developed to address the safety and limited adaptability in interactions with uncertainties and energy efficiency issues which exist in traditional “stiff” robots. When desired performance of a VSA is given for a certain application, the question is how this desired performance can be achieved with minimum energy consumption and maximum robustness against uncertainties. This will lead to more compact, lighter but more powerful VSAs. This work develops an understanding of how to optimally design the parameters of the stiffness adjustment mechanisms by developing a framework that can robustly maximize the output performance of VSAs. Five VSA examples, each representing a different design set of stiffness adjustment mechanism, are being considered and evaluated based on the proposed optimization framework to perform a given periodic motion. The resultant optimal design of each set is then compared with the original design in terms of output performance and robustness. The proposed framework shows improvement of the output performance for the given periodic motion up to 546%, with robustness of up to 2.1% perturbation of the optimal design values.
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DOI：
10.1109/robot.2010.5509267
发表时间：
2010-05
期刊：
2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation
影响因子：
--
作者：
Florian Petit;Maxime Chalon;W. Friedl;M. Grebenstein;A. Albu-Schäffer;G. Hirzinger
通讯作者：
Florian Petit;Maxime Chalon;W. Friedl;M. Grebenstein;A. Albu-Schäffer;G. Hirzinger
DOI：
10.1108/ir-12-2014-0433
发表时间：
2015-05
期刊：
Ind. Robot
影响因子：
--
作者：
A. Jafari;N. Tsagarakis;D. Caldwell
通讯作者：
A. Jafari;N. Tsagarakis;D. Caldwell
DOI：
10.1109/tsmc.1980.4308520
发表时间：
1980
期刊：
IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics
影响因子：
--
作者：
C. Klein;R. Briggs
通讯作者：
R. Briggs
FAS 一种灵活的对抗弹簧元件，可实现高性能
DOI：
10.1109/iros.2011.6094569
发表时间：
2011
期刊：
2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
影响因子：
--
作者：
W. Friedl;Maxime Chalon;J. Reinecke;M. Grebenstein
通讯作者：
M. Grebenstein
非线性整数规划：分支定界的敏感性分析
影响因子：
1.1
作者：
J. Skorin;F. Granot
通讯作者：
F. Granot