10、串联并联弹性执行器与电缆驱动机器人外骨骼服的技术解析

串联并联弹性执行器与电缆驱动机器人外骨骼服的技术解析

在机器人技术领域，执行器和外骨骼服的设计与优化一直是研究的重点。本文将深入探讨两种类型的执行器——iSPEA和+SPEA，以及一款用于负载搬运的电缆驱动机器人外骨骼服的相关技术。

1. 串联并联弹性执行器（SPEA）：iSPEA与+SPEA的对比

SPEA概念可以衍生出能够提供部分重力补偿的执行器，其中iSPEA和+SPEA是两种具体的实现方式。它们都能降低执行器所承受的峰值扭矩以及任意任务下扭矩的均方根值。

1.1 任务适应性

• iSPEA ：iSPEA可以针对特定任务进行优化以实现低能耗，但要找到一种能在大量任务中都表现出色的设计具有挑战性，因此它可能不太适合需要高可重构性的应用。
• +SPEA ：每个任务都被视为一个优化问题，通过新的轨迹来最小化给定目标。尽管这不能保证成本函数一定很低，但它为实现这一目标提供了调整变量。所以，+SPEA似乎更适合任务经常变化的应用。

1.2 功率输出

• iSPEA ：iSPEA的电机始终与输出串联，因此该执行器至少可以提供电机的额定功率（加上锁定弹簧的功率）。
• +SPEA ：如果某些单元处于被动状态，+SPEA无法提供所有电机的功率。由于该执行器的优势在于通过适当使用其被动单元来降低功耗，所以它通常不适用于需要连续高输出功率的任务，而更适合高扭矩但平均功率较低的任务。