Fusion-Hybrid-Linearaktuator: Konzept und Bewertung der Störfestigkeit

30. Juni 2023

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von der Universität für Elektrokommunikation

Um eine grundlegende Herausforderung in der Robotik anzugehen, haben der außerordentliche Professor Yoshihiro Nakata von der University of Electro-Communications, Japan, und der leitende Forscher Tomoyuki Noda von der Brain Information Communication Research Laboratory Group am Advanced Telecommunications Research Institute International eine bahnbrechende Technologie entwickelt, um dies zu erleichtern Integration hybrider Betätigungssysteme. Hybridantriebe, bei denen zwei Aktuatoren nach unterschiedlichen Prinzipien kombiniert werden, um eine überlegene Leistung zu erzielen, waren in der Vergangenheit aufgrund der Komplexität ihrer Struktur nur schwer in Roboter zu integrieren.

Um dieses Problem anzugehen, haben sie den „Fusion Hybrid Linear Actuator“ (FHLA) konzipiert, ein Design, das Strukturen kombiniert, um die Energie mehrerer Aktuatoren in Kraft umzuwandeln und diese Kräfte intern zu synthetisieren, als ob sie von einem einzelnen Aktuator stammen würden. Konkret wurde auf der Grundlage dieses Designkonzepts ein Aktuator entwickelt, der einen Pneumatikzylinder und einen direkt angetriebenen Linearmotor vereint und die Vorteile beider Systeme effektiv vereint und gleichzeitig deren Gesamtfläche reduziert.

Experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, dass dieser Aktuator die Fähigkeit, eine konstante Kontaktkraft gegen Bewegungsstörungen über einen weiten Kräftebereich aufrechtzuerhalten, im Vergleich zu Systemen, die nur Luft oder Elektrizität als Energiequelle verwenden, erheblich verbessert. Dies deutet auf eine überlegene Kraftkontrollleistung am Kontaktpunkt hin und stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Aktuatoren dar.

Im Rahmen dieser Forschung stellte das Team nicht nur das neue Konzept der FHLA vor, sondern erörterte auch die Anforderungen an die Designstrategie und die Strukturoptimierungsprozesse und markierte damit einen erheblichen Fortschritt auf diesem Gebiet. Diese bahnbrechende Forschung wurde in den IEEE/ASME Transactions on Mechatronics veröffentlicht und stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung einer vielseitigeren und effizienteren Robotik in der Zukunft dar.

Mehr Informationen: Yoshihiro Nakata et al., Fusion Hybrid Linear Actuator: Concept and Disturbance Resistance Evaluation, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics (2023). DOI: 10.1109/TMECH.2023.3237725