A Sine Wave-Shaped Spring to Enhance the Compactness of Series Elastic Actuators

执行机构 扭矩 弹簧(装置) 偏转(物理) 正弦波 刚度 外骨骼 有限元法 关节刚度 计算机科学 线性 结构工程 机械工程 控制理论(社会学) 模拟 工程类 物理 电子工程 电气工程 光学 人工智能 热力学 电压 控制(管理)
作者
Marcello Palagi,Gianluca Rinaldi,Giancarlo Santamato,Massimiliano Solazzi,Antonio Frisoli,Domenico Chiaradia
标识
DOI:10.1109/icar58858.2023.10406771
摘要

In this paper, we discuss the design methodology of a novel torsional spring, embedded in a series elastic actuator (SEA) for portable upper-limb exoskeleton applications. Starting from a simple beam model, a class of design candidates is examined through theoretical formulation and finite element (FE) simulations. We found out that a sine wave shape is the best compromise to achieve the desired compliance for a safe use of the exos. Besides, this novel design reveals to reduce the encumbrance of the joint with respect to previous architectures, for fixed weight. The spring was manufactured in a 3D-printed metal with main dimensions - $\phi$ diameter 98 mm, 18 mm of width - and weight - 0.34 kg. Experiments have been performed on the SEA to validate the joint characteristic in the torque-angle plane. Results are promising since linearity is confirmed and the experimental stiffness coincides with the theoretical estimate. In particular, the joint is validated for operation up to a deflection of 13.75° under a nominal torque of 9 Nm. Therefore, the proposed elastic joint is suitable for integration in physical human-robot interactions.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
orixero应助小猴采纳,获得10
刚刚
1秒前
海派Hi完成签到,获得积分10
1秒前
大个应助ggbond采纳,获得10
2秒前
小化化爱学习完成签到,获得积分10
2秒前
jndongwei完成签到,获得积分10
2秒前
Wait发布了新的文献求助10
2秒前
Key发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Gzz发布了新的文献求助10
3秒前
Rolo完成签到,获得积分10
3秒前
小刘不牛完成签到,获得积分10
3秒前
贪玩的秋柔应助Marshall采纳,获得50
3秒前
超超完成签到,获得积分10
3秒前
ruirui发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
yuuuu完成签到,获得积分10
4秒前
mmWu发布了新的文献求助10
5秒前
tzy应助LK采纳,获得20
5秒前
屠建锋完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
Jasper应助DY采纳,获得20
7秒前
夏茉弋发布了新的文献求助10
7秒前
研友_ngKzgn发布了新的文献求助10
8秒前
yihahaha完成签到,获得积分10
8秒前
李健应助称心的星月采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
万能图书馆应助sunchao26采纳,获得10
10秒前
酷酷妙梦发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
wanci应助惠JUI采纳,获得10
12秒前
锅锅完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6431131
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8247020
关于积分的说明 17538331
捐赠科研通 5487695
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2896090
邀请新用户注册赠送积分活动 1872606
关于科研通互助平台的介绍 1712503