論文の概要: Investigating the Effect of a Series Elastic Actuation Retrofit to Black-Box Actuators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.24127v1
- Date: Fri, 22 May 2026 18:41:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-02 18:32:58.229016
- Title: Investigating the Effect of a Series Elastic Actuation Retrofit to Black-Box Actuators
- Title（参考訳）: 直列弾性アクチュエータのブラックボックスアクチュエータへの適用の検討
- Authors: Ivan Tregear, Ayhan Aktas, Ferdinando Rodriguez y Baena,
- Abstract要約: 直列弾性アクチュエータ(SEA)は、外乱の拒絶を強化するためのコンプライアンスを導入する。
フック法則による力測定を可能にするが、システム帯域幅を減少させる。
このモジュールは帯域幅を10.32Hzから30.32Hzに増やし、2.93倍改善した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.56662401912643
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In robotic applications, actuators are typically designed to be stiff with minimal backlash to ensure precision and repeatability. However, this limits compliance, leading to potential damage and poor force control in uncertain environments. Series Elastic Actuation (SEA) introduces compliance to enhance disturbance rejection and enable force measurement via Hooke's Law but reduces system bandwidth. A custom Series Elastic (SE) element was retrofitted to a black-box actuator to mitigate non-linearities like backlash and static friction. Integrating the SE element enabled high-fidelity force measurements, improving force control bandwidth and performance. A torsional SE element was designed through Finite Element (FE) analysis, yielding a stiffness of 2155.4 Nm/rad. Open-loop force control bandwidth was measured for the original motor and the SEA-integrated configuration, while closed-loop bandwidth was assessed using feedback from the SEA and a commercial force sensor. The SEA module increased bandwidth from 10.32 Hz to 30.32 Hz, a 2.93X improvement. Additionally, it outperformed the commercial sensor by 7.63% despite costing 25 GBP, a fraction of the price.
- Abstract（参考訳）: ロボット応用では、アクチュエータは通常、精度と再現性を確保するため、最小限のバックラッシュで硬く設計されている。
しかし、これはコンプライアンスを制限し、不確実な環境での潜在的なダメージと力の制御を損なう。
直列弾性アクチュエータ(SEA)は、外乱の拒絶を強化するためのコンプライアンスを導入し、フックの法則による力測定を可能にするが、システム帯域幅を減少させる。
カスタムの直列弾性(SE)要素は、バックラッシュや静的摩擦のような非線形性を緩和するためにブラックボックスアクチュエータに再適合した。
SE要素の統合により、高忠実度力測定が可能となり、力制御の帯域幅と性能が向上した。
ねじりSE素子は有限要素(FE)解析により設計され、硬さは2155.4 Nm/radである。
閉ループの帯域幅はSEAと商用力センサのフィードバックにより評価し, 原動力とSEA統合構成についてオープンループの出力制御帯域幅を測定した。
SEAモジュールは帯域幅を10.32Hzから30.32Hzに増やし、2.93倍改善した。
さらに、25GBPのコストにもかかわらず、商用センサーを7.63%上回った。
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