Klasyfikacja stawów o zmiennej podatności mechanicznej - część 2

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_224/15

send Bartłomiej Kozakiewicz, Tomasz Winiarski Politechnika Warszawska, Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

Download Article

Streszczenie

Coraz częściej konstruktorzy robotów – w szczególności społecznych i mobilnych – wykorzystują w swoich projektach stawy podatne mechanicznie – w tym stawy o zmiennej podatności mechanicznej. Wobec rosnącego znaczenia tego typu konstrukcji oraz mnogości istniejących rozwiązań zachodzi potrzeba uporządkowania dotychczasowych osiągnięć w omawianej dziedzinie. Zadania tego podjęto się w pierwszej części artykułu. W części drugiej przypomniano klasyfikację stawów o zmiennej podatności mechanicznej zaproponowaną w części pierwszej oraz omówiono typy mechanizmów nieopisane w poprzedniej części: mechanizmy wykorzystujące zmianę parametrów układu transmisyjnego oraz mechanizmy bazujące na możliwości modyfikowania właściwości sprężyn różnego typu. W podsumowaniu zestawiono i porównano cechy konstrukcji z obu kategorii i odpowiadających im podkategorii.

Słowa kluczowe

bezpieczeństwo w robotyce, manipulatory podatne, podatność napędów

Classification of Variable Stiffness Actuators - part 2

Abstract

It is becoming increasingly common for engineers of robots – especially social and mobile ones – to use compliant actuators, in particular variable stiffness actuators in their projects. Due to this fact and the huge variety of existing solutions, there is a need to organise current results in this field. This topic was covered in the first part of article. The second part of the article provides short reminder of classification proposed in the first part and describes mechanisms, which were not fully discussed in the previous part: mechanisms with variable parameters of transmission and mechanisms with variable parameters of different kinds of springs. In the summary, the features of both categories and their subcategories are presented and compared.

Keywords

safety in robotics, variable stiffness actuators

Bibliography

  1. Vanderborght B., Albu-Schaeffer A., Bicchi A., Burdet E., Caldwell D., Carloni R., Catalano M., Ganesh G., Garabini M., Grebenstein M., Grioli G., Haddadin S., Jafari A., Laffranchi M., Lefeber D., Petit F., Stramigioli S., Tsagarakis N., Van Damme M., Van Ham R., Visser L.C., Wolf S., Variable impedance actuators: Moving the robots of tomorrow. 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 5454–5455, DOI: 10.1109/IROS.2012.6385433.
  2. Vanderborght B., Albu-Schaeffer A., Bicchi A., Burdet E., Caldwell D.G., Carloni R., Catalano M., Eiberger O., Friedl W., Ganesh G., Garabini M., Grebenstein M., Grioli G., Haddadin S., Hoppner H., Jafari A., Laffranchi M., Lefeber D., Petit F., Stramigioli S., Tsagarakis N., Van Damme M., Van Ham R., Visser L.C., Wolf S., Variable impedance actuators: A review. “Robotics and Autonomous Systems”, Vol. 61, Iss. 12, 2013, 1601–1614.
  3. Ham R.V., Sugar T.G., Vanderborght B., Hollander K.W., Lefeber D., Compliant actuator designs. “IEEE Robotics Automation Magazine”, Vol. 16, Iss. 3, 2009, 81–94.
  4. Variable impedance actuators. http://www.birl.ethz.ch/sssr2012/onlinematerial/AmirJafari.pdf (11.09.2016).
  5. Winiarski T., Zieliński C., Podstawy sterowania siłowego w robotach. „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 12, Nr 6, 2008, 5–10. (Basics of robot force control (in Polish)).
  6. Jafari A., Tsagarakis N.G., Vanderborght B., Caldwell D.G., A new actuator with adjustable stiffness (AwAS), [in:] 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, DOI: 10.1109/IROS.2010.5648902.
  7. Kim B.S., Song J.B., Design and control of a variable stiffness actuator based on adjustable moment arm. “IEEE Transactions on Robotics”, Vol. 28, Iss. 5, 2012, 1145–1151, DOI: 10.1109/TRO.2012.2199649.
  8. Groothuis S.S., Rusticelli G., Zucchelli A., Stramigioli S., Carloni R., The vsaUT-II: A novel rotational variable stiffness actuator. [in:] 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 3355–3360, DOI: 10.1109/ICRA.2012.6224868.
  9. Tsagarakis N.G., Sardellitti I., Caldwell D.G., A new variable stiffness actuator (CompAct-VSA): Design and modelling. [in:] 2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 378–383, DOI: 10.1109/IROS.2011.6095006.
  10. Jafari A., Tsagarakis N.G., Caldwell D.G., AwAS-II: A new Actuator with Adjustable Stiffness based on the novel principle of adaptable pivot point and variable lever ratio. [in:] 2011 IEEE  International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 4638–4643, DOI: 10.1109/ICRA.2011.5979994.
  11. Vu Quy H., Aryananda L., Sheikh F.I., Casanova F., Pfeifer R., A novel mechanism for varying stiffness via changing transmission angle. [in:] 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 5076–5081, DOI: 10.1109/ICRA.2011.5980097.
  12. Hollander K.W., Sugar T.G., Herring D.E., Adjustable robotic tendon using a ’Jack Spring’™, [in:] 9th International Conference on Rehabilitation Robotics, ICORR 2005, 113–118, DOI: 10.1109/ICORR.2005.1501064.
  13. Morita T., Sugano S., Development of an anthropomorphic force-controlled manipulator WAM-10. [in:] Proceedings of 8th International Conference on Advanced Robotics, ICAR ’97, 701–706, DOI: 10.1109/ICAR.1997.620258.
  14. Tagliamonte N.L., Sergi F., Accoto D., Carpino G., Guglielmelli E., Double actuation architectures for rendering variable impedance in compliant robots: A review. “Mechatronics”, Vol. 22, Iss. 8, 2012, 1187–1203, DOI: 10.1016/j.mechatronics.2012.09.011.
  15. Visser L.C., Carloni R., Klijnstra F., Stramigioli S., A prototype of a novel energy efficient variable stiffness actuator. [in:] 2010 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology, 3703–3706, DOI: 10.1109/IEMBS.2010.5627424.
  16. Liu L., Leonhardt S., Misgeld B.J.E., Design and control of a mechanical rotary variable impedance actuator. “Mechatronics”, Vol. 39, 2016, 226–236, DOI: 10.1016/j.mechatronics.2016.06.002.
  17. Hollander K., Sugar T., Concepts for compliant actuation in wearable robotic systems. [in:] Proceedings of US-Korea Conference on Science, Technology and Entrepreneurship (UKC ’04), Vol. 128, 2004, 644–650.
  18. Kawamura S., Yamamoto T., Ishida D., Ogata T., Nakayama Y., Tabata O., Sugiyama S., Development of passive elements with variable mechanical impedance for wearable robots. [in:] Proceedings of ICRA ’02. IEEE International Conference on Robotics and Automation, Vol. 1, 2002, 248–253, DOI: 10.1109/ROBOT.2002.1013369.
  19. Choi J., Park S., Lee W., Sung-Chul Kang, Design of a robot joint with variable stiffness. [in:] ICRA 2008. IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2008, 1760–1765, DOI: 10.1109/ROBOT.2008.4543455.