Frequency Domain Analysis of Nonlinear Series Elastic Actuator via Describing Function

要約

生体筋肉にヒントを得た非線形剛性 SEA (NSEA) は、支援ロボットの適応可能な剛性の実現に期待されています。
支援ロボットは多くの場合、トルク能力と制御帯域幅に基づいて設計および比較されますが、NSEA は非線形であるため、周波数領域で体系的に設計されていません。
非線形システムの解析概念である記述関数は、周波数領域での動作を理解する手段を提供します。
本稿では記述関数法を用いた非線形直列弾性アクチュエータの周波数領域解析を紹介する。
このフレームワークは、支援ロボット工学の設計と制御を改善するためのツールを研究者やエンジニアに提供することを目的としています。

要約(オリジナル)

Nonlinear stiffness SEAs (NSEAs) inspired by biological muscles offer promise in achieving adaptable stiffness for assistive robots. While assistive robots are often designed and compared based on torque capability and control bandwidth, NSEAs have not been systematically designed in the frequency domain due to their nonlinearity. The describing function, an analytical concept for nonlinear systems, offers a means to understand their behavior in the frequency domain. This paper introduces a frequency domain analysis of nonlinear series elastic actuators using the describing function method. This framework aims to equip researchers and engineers with tools for improved design and control in assistive robotics.

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