Antagonistische Kontrolle eines multi-DOF-Gelenks durch Verwendung eines Aktuators mit nicht-linearer Elastizität

Dieses Papier befasst sich mit der Kontrolle der mechanischen Steifigkeit eines multi-DOF-Gelenks. Es imitiert im Grunde das skelettomuskuläre System der menschlichen Artikulation, bei dem mindestens zwei Muskeln kooperativ einen DOF unter ihrer antagonistischen Wirkung steuern. Im ersten Teil des Papiers wird ein neuartiger Aktuator namens ANLES (Aktuator mit nicht-linearem elastischen System) beschrieben, der einen Skelettmuskel im Sinne einer nicht-linearen Elastizität nachahmt. Anschließend wird eine grundlegende Formel zur Steuerung der Steifigkeit des Gelenks sowie seiner Winkel unter Verwendung mehrerer ANLES vorgestellt. Ein neuer Mechanismus für das Handgelenk mit drei DOF wird auf praktischer Machbarkeit basierend vorgeschlagen, bei dem nur vier ANLES und ein zusätzlicher Gleichstrommotor verwendet werden, um die Steifigkeit des dreidimensionalen Handgelenks zu steuern. Es folgt die Simulationanalyse zur Bewertung der Steuerbarkeit der Steifigkeit. Es wird auch das ein DOF Handgelenk gezeigt, das von zwei ANLES gesteuert wird.