論文の概要: Series-Parallel Integrated Nonlinear Elastic Actuator applied to the lean motion of a bicycle simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.00201v1
- Date: Fri, 29 May 2026 17:13:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-09 15:51:45.476142
- Title: Series-Parallel Integrated Nonlinear Elastic Actuator applied to the lean motion of a bicycle simulator
- Title（参考訳）: 直列パラレル型非線形弾性アクチュエータの自転車シミュレータのリーン動作への適用
- Abstract要約: シリーズ並列統合弾性アクチュエータ(SPINEA)は、新しいハプティック自転車シミュレータである。
1つの弾性要素は、平行および直列の2つの役割を同時に引き受ける。
結果、SPINEAの低インピーダンスと正確なトルクトラッキングは4.25Hzまで、自転車のフレームは4Hzまで固定された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9949801888214528
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Designing robots for high-torque, high-fidelity haptic interaction is challenging. Parallel Elastic Actuators (PEAs) use elastic elements in parallel to smaller motors to complement torques, and Series Elastic Actuators (SEAs) use elastic elements in series to decouple motor impedance and improve force control. Recent work combines SEAs and PEAs to obtain both benefits but requires separate elastic elements or clutching. This paper presents the Series Parallel Integrated Nonlinear Elastic Actuator (SPINEA), which merges SEA and PEA such that a single elastic element takes on dual roles simultaneously, parallel and series. This is achieved by a nonlinear transmission in which the motor and load have misaligned rotation axes and are elastically connected. This geometry enables both high peak torque and precise torque tracking. We apply SPINEA to actuate lean of a haptic bicycle simulator, which requires high moments and precise rendering for safe and realistic rider interactions. We realized a prototype and performed experiments, both with an external excitation setup and with riders cycling. Our results confirm SPINEA's low impedance and precise torque tracking, up to 4.25 Hz with the bicycle frame fixed and up to 4 Hz with riders. The benefits may transfer to other applications requiring compact, high-performance actuation.
- Abstract（参考訳）: 高トルクで高忠実な触覚インタラクションのためのロボットの設計は難しい。
並列弾性アクチュエータ(PEAs)はトルクを補うために小さなモータと平行に弾性要素を使用し、シリーズ弾性アクチュエータ(SEAs)は一連の弾性要素を用いてモータインピーダンスを分離し、力制御を改善する。
最近の研究はSEAとPEAを組み合わせて両方の利益を得るが、別の弾性要素やクラッチを必要とする。
本稿では,SEA と PEA を融合した並列統合非線形弾性アクチュエータ (SPINEA) について述べる。
これは、モータと荷重が不整合回転軸を有し、弾性的に接続された非線形伝送によって達成される。
この幾何学は、高いピークトルクと正確なトルクトラッキングの両方を可能にする。
本研究では,安全かつ現実的なライダーインタラクションのために,高い時間と正確なレンダリングを必要とするハプティック自転車シミュレータのリーン動作にSPINEAを適用した。
プロトタイプを実現し、外部励起装置とライダーサイクリングの両方で実験を行った。
この結果、SPINEAの低インピーダンスと高精度トルクトラッキングが4.25Hzまで、自転車のフレームは4Hzまで、乗り手は4Hzまでと確認できた。
この利点は、コンパクトで高性能なアクチュエータを必要とする他のアプリケーションに移行することができる。
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