Explosive Legged Robotic Hopping: Energy Accumulation and Power Amplification via Pneumatic Augmentation

要約

我々は、従来の電気モーターで作動する脚式ロボットに新しい空気圧を加えて断続的な出力密度を高め、まれに爆発的なホッピング動作を実行する方法を提案します。
空気圧システムは、空気圧ポンプ、タンク、空気圧アクチュエータで構成されます。
タンクは、電気モーターによって生成される定期的なホッピング運動中にポンプによって充電されます。
タンク内が所望の空気圧に達した後はいつでも、ソレノイドバルブを利用して空気圧アクチュエータ (ピストン) に空気圧を急速に放出します。空気圧アクチュエータ (ピストン) は電気モーターと組み合わせて使用​​され、爆発的なホッピングを実行し、最大ホッピング高さを増加させます。
1 つまたはその後のサイクル。
カスタム設計の一本足ホッピング ロボット上で、追加の電源を必要とせず、この新しい空気圧増強システム、それに関連するシステム識別および最適な制御を使用すると、ロボットがサイクルごとの電力増幅を伴う爆発性の高いホッピングを実現できることを示します。
電気モーターのみで作動する場合の約 5.4 倍の電力になります。

要約(オリジナル)

We present a novel pneumatic augmentation to traditional electric motor-actuated legged robot to increase intermittent power density to perform infrequent explosive hopping behaviors. The pneumatic system is composed of a pneumatic pump, a tank, and a pneumatic actuator. The tank is charged up by the pump during regular hopping motion that is created by the electric motors. At any time after reaching a desired air pressure in the tank, a solenoid valve is utilized to rapidly release the air pressure to the pneumatic actuator (piston) which is used in conjunction with the electric motors to perform explosive hopping, increasing maximum hopping height for one or subsequent cycles. We show that, on a custom-designed one-legged hopping robot, without any additional power source and with this novel pneumatic augmentation system, their associated system identification and optimal control, the robot is able to realize highly explosive hopping with power amplification per cycle by a factor of approximately 5.4 times the power of electric motor actuation alone.

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