扭簧-线簧串联弹性执行器

变刚度助力安全

通过人机交互力控制实现稳定助力与精确实时保护，避免二次伤害

孙中波 · Changxian, Xu · 金龙 · Pang Z. · 喻俊志

IEEE Transactions on Industrial Electronics 2024

技术优势

实时防二次伤害

扭簧性能测试实验验证了该执行器能够在交互过程中实现实时保护，避免对受试者造成二次伤害。

按需匹配助力

利用基于 Hill 肌肉模型预测的人体关节力矩确定线簧刚度，使外骨骼提供合理助力。

双模式稳定控制

所提出的人机交互力控制方案在 human-in-charge 模式下实现交互力矩稳定，在 robot-in-charge 模式下实现精确力跟踪。

应用场景

• 上肢康复外骨骼：为康复训练提供柔顺且可调的助力，避免刚性冲击伤害。
• 人形机器人柔顺关节：串联弹性结构实现关节柔顺性，提升人机交互安全性。
• 可穿戴人机交互设备：实时保护机制确保可穿戴设备在交互中的安全性。
• 医疗机器人动力模块：提供可集成的柔顺动力模块，满足医疗机器人安全需求。