要約
アスレチックロボットには、モーターを性能の限界まで活用する全身作動システムの設計が必要です。
ただし、このようなロボットの作成には、設計原則と実際の設計選択の推論を統合するという課題が伴います。
この論文では、設計者が慣性を最小限に抑え、アクチュエータ間の連携を活用することで、特定の一連のタスクを達成するために必要なトルクと速度を迅速に生成できる作動システムを作成するための最適な設計選択肢を見つけるための設計フレームワークを紹介します。
このフレームワークは、設計ルールと、モーター、減速機構、アクチュエータとジョイント間の結合機構などのコンポーネント候補の提供を担当する設計者にとって対話型ツールとして機能します。
2 進整数線形最適化では、設計の組み合わせを検討して、一連のタスクを達成できる最適なコンポーネントを見つけます。
このフレームワークは、複数のタスク (歩行、持ち上げ) を達成する効果、システム内のすべてのモーターの質量バジェットの制限、およびカップリング メカニズムの使用に焦点を当て、5 自由度 (DoF) の脚を備えた二足歩行の 200 件の最適な設計スタディで実証されています。
その結果、設計の選択とルールが反射慣性、モーターの銅損、最適な作動システムの力能力にどのような影響を与えるかを包括的に把握できます。
要約(オリジナル)
Athletic robots demand a whole-body actuation system design that utilizes motors up to the boundaries of their performance. However, creating such robots poses challenges of integrating design principles and reasoning of practical design choices. This paper presents a design framework that guides designers to find optimal design choices to create an actuation system that can rapidly generate torques and velocities required to achieve a given set of tasks, by minimizing inertia and leveraging cooperation between actuators. The framework serves as an interactive tool for designers who are in charge of providing design rules and candidate components such as motors, reduction mechanism, and coupling mechanisms between actuators and joints. A binary integer linear optimization explores design combinations to find optimal components that can achieve a set of tasks. The framework is demonstrated with 200 optimal design studies of a biped with 5-degree-of-freedom (DoF) legs, focusing on the effect of achieving multiple tasks (walking, lifting), constraining the mass budget of all motors in the system and the use of coupling mechanisms. The result provides a comprehensive view of how design choices and rules affect reflected inertia, copper loss of motors, and force capability of optimal actuation systems.
arxiv情報
| 著者 | Youngwoo Sim,Guillermo Colin,Joao Ramos |
| 発行日 | 2023-07-21 13:23:49+00:00 |
| arxivサイト | arxiv_id(pdf) |
提供元, 利用サービス
arxiv.jp, Google