A Bimodal Hydrostatic Actuator for Robotic Legs with Compliant Fast Motion and High Lifting Force
Notice bibliographique
Résumé
Robotic legs, such as for lower-limb exoskeletons and prostheses, have bimodal operation: (1) within a task, like for walking (high speed and low force for the swing phase and low speed and higher force when the leg bears the weight of the system); (2) between tasks, like between walking and sit–stand motions. Sizing a traditional single-ratio actuation system for such extremum operations leads to oversized heavy electric motor and poor energy efficiency at low speeds. This paper explores a bimodal actuation concept where a hydrostatic transmission is dynamically reconfigured using custom motorized ball valves to suit the requirements of a robotic leg with a smaller and more efficient actuation system. First, this paper presents an analysis of the mass and efficiency advantages of the bimodal solution over a baseline solution, for three operating points: high-speed, high-force, and braking modes. Second, an experimental demonstration with a custom-built actuation system and a robotic leg test bench is presented. Control challenges regarding dynamic transition between modes are discussed and a control scheme solution is proposed and tested. The results show the following findings: (1) The actuator prototype can meet the requirements of a leg bimodal operation in terms of force, speed, and compliance while using smaller motors than a baseline solution. (2) The proposed operating principle and control schemes allow for smooth and fast mode transitions. (3) Motorized ball valves exhibit a good trade-off between size, speed, and flow restriction. (4) Motorized ball valves are a promising way to dynamically reconfigure a hydrostatic transmission while allowing energy to be dissipated.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».