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 distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».