Elastische Antriebe

Seriell- und parallelelastische hochintegrierte Antriebe für die Mensch-Maschine-Interaktion.

Elastische Antriebe

Elastisch & Flexibel

Die Anordnung von kleinen und kleinsten Antriebseinheiten in Serie und prallel ahmt den Aufbau der Muskulator nach und erlaubt nicht nur die einfache "binäre" Ansteuerung jeder einzelnen Zelle, sondern auch die Kompensation des Ausfalls einzelner Zellen. Außerdem wird der Aufbau nachgiebig und weich - erpasst sichder Anwendung an. Am IMT experimentieren wir dazu mit kleinen Twisted-String-Aktoren.

 

  • Da Souza S, Mühlbauer P, Janzen S, Liu J, Pott PP, Series and parallel actuation array of elastic micro-twisted string actuators, ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, 10.-11.09.2019, Würzburg
  • Pott PP, Graefenstein H, Fischer J, Müller R, Schlaak HF, Abele E, Series Elastic Actuators for Man-Machine Cooperation, 9. ETG/GMM-Fachtagung "Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik", 19.-20.09.2013, Nürnberg
  • Pott PP, Beckerle Ph, Stewart KW, Design and Hardware Integration of Elastic Actuators for HMI, in Novel Bioinspired Actuator Designs for Robotics, Beckerle, Sharbafi, Vertraten, Pott, Seyfarth (eds), Springer 2020
serielle und parallele Anordung von TSA
Serielle und parallele Anordnung von Twisted-String-Antrieben (TSA): Gruppen à sechs TSA können individuell angesteuert werden und erzeugen somit ein Muskel-ähnliches Verhalten. [Da Souza S, Mühlbauer P, Janzen S, Liu J, Pott PP, Series and parallel actuation array of elastic micro-twisted string actuators, ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, 10.-11.09.2019, Würzburg]

Seriell-Elastische Antriebe

Seriell- oder parallel-elastische Antriebe (SEA, PEA) sind sinnvoll, wenn es um Energieeffizienz, Regelbarkeit und Mensch-Maschine-Interaktion geht. Diese Antriebstopologie nutzt elastische Elemente im Drehmoment- oder Kraftfluss, der seriell, also direkt im Kraftfluss oder parallel dazu – um beispielsweise die Gewichtskraft zu kompensieren – angeordnet werden können.

Am IMT sollen Antriebe mit etwa 20 W Leistung und möglichst großer Frequenzbandbreite (bis 500 Hz) aufgebaut und charakterisiert werden. Dazu stehen Prüfstände und Messinfrastruktur zur Verfügung.

hochintegrierter Seriell-elastischer Antrieb für eine Kniegelenksorthese mit 30 Nm Nennmoment.
(a) zeigt einen hoch-integrierten SEA für eine Kniegelenksorthese. Hier ist die diskrete serielle Feder durch eine additiv gefertigte ersetzt, die weitere Funktionen wie z.B. die Maßerkörperung für den Winkelencoder und einen mechanischen Anschlag enthält: (1) kein Encoder auf Motorwelle nötig, (2) Motor, (3) Planetengetriebe, (4) additiv gefertigte Spiralfeder, (5) Zahnrad dient als Maÿverkörperung für den zweiten Encoder, (6) Winkelgetriebe. (b) zeigt die doppelarmige Spiralfeder (1), die von innen angetrieben (2) wird und das Drehmoment über den Auÿenring (5) an ein Kegelzahnrad (nicht dargestellt) abgibt. Eine Zahnstruktur auf der Eingangsseite dient als Maßerkörperung (3) für einen magnetischen Sensor. Eine Überdrehsicherung wird mit Hilfe eines Nockens an der Abtriebsseite (4) realisiert. [Pott PP, Graefenstein H, Fischer J, Müller R, Schlaak HF, Abele E, Series Elastic Actuators for Man-Machine Cooperation, 9. ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, Nürnberg, 2013]
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