致動器與驅動

串聯彈性致動器

串聯彈性致動器,是在馬達和它所驅動的物體之間,特意放進一根彈簧的馬達。通常馬達要經過堅硬的齒輪連到負載上,所以它能用力猛推,卻顯得生硬、僵直。串聯彈性致動器故意打斷這條僵硬的鏈條,在中間串入一根彈簧——馬達去推彈簧,彈簧再去推負載。

這個小改動換來兩份大禮。第一,力變得容易測量和控制:彈簧被拉伸了多少,就準確告訴你有多大的力正在通過,於是機器人能以選定的輕柔程度去推,而不是靠猜。第二,彈簧能緩衝衝擊——如果肢體突然撞到東西,或東西撞上它,彈簧會吸收那記本來會狠狠砸在齒輪上的猛震,就像汽車的懸吊吸收一個坑洞。

代價是彈簧讓關節變得稍軟、反應稍慢,所以這是在「蠻力的精準」與「優雅而安全的力」之間的取捨。串聯彈性致動器在腿式機器人、助行設備,以及在人身邊工作的機器中很受歡迎,因為在這些場合,能感知並寬容接觸,比硬得像石頭更重要。

一隻機器人腳踝採用串聯彈性致動器,因此行走時能穩穩地蹬離地面,而當腳落在不平的台階上時,又能柔和地退讓,不會震到穿戴者。

在傳動鏈裡加一根彈簧,用一點點剛度換來力控制和抗衝擊能力。

讀取彈簧的拉伸量,把「力」變成機器人能直接感知和控制的東西——這根彈簧既是緩衝墊,也是一個內建的力感測器。

又稱
SEA串联弹性驱动器串聯彈性驅動器