Spring-Brake! Handed Shearing Auxetics Improve Efficiency of Hopping and Standing

要約

エネルギー効率は、脚のあるロボット工学の成功にとって重要です。
効率は、運動と地位の際に無駄なエネルギーによって失われます。
弾性要素を含めることは移動コストを削減することが示されていますが、休憩を含めると常任コストを削減できます。
ただし、それぞれに個別の要素を追加すると、脚の質量と複雑さが増加し、システム全体のパフォーマンスが低下します。
ここでは、モノポッドホッピングロボットでスプリングとブレークとして機能する、手渡したせん断補助術（HSA）を使用した新しい準拠メカニズムを提示します。
HSAは並列弾性アクチュエータとして機能し、動的ホッピングのための電力を低下させ、最先端のコンプライアントホッパーの効率を一致させます。
HSA \ u2019S補助挙動は、二重の機能を可能にします。
静的タスク中に、変形をブロックすることにより、最小限の入力力で大きな力の下でロックされ、カプスタンメカニズムと同様の高い摩擦が生じます。
これにより、脚はモータートルクなしで重い負荷をサポートし、熱効率に対処できます。
多機能設計により、動的性能と静的パフォーマンスの両方が向上し、ロボットアプリケーションに汎用性の高いソリューションが提供されます。

要約(オリジナル)

Energy efficiency is critical to the success of legged robotics. Efficiency is lost through wasted energy during locomotion and standing. Including elastic elements has been shown to reduce movement costs, while including breaks can reduce standing costs. However, adding separate elements for each increases the mass and complexity of a leg, reducing overall system performance. Here we present a novel compliant mechanism using a Handed Shearing Auxetic (HSA) that acts as a spring and break in a monopod hopping robot. The HSA acts as a parallel elastic actuator, reducing electrical power for dynamic hopping and matching the efficiency of state-of-the-art compliant hoppers. The HSA\u2019s auxetic behavior enables dual functionality. During static tasks, it locks under large forces with minimal input power by blocking deformation, creating high friction similar to a capstan mechanism. This allows the leg to support heavy loads without motor torque, addressing thermal inefficiency. The multi-functional design enhances both dynamic and static performance, offering a versatile solution for robotic applications.

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