BSA——双刚度驱动：在弹性关节机器人中优化利用固有柔顺性与惯性耦合效应

驱动中的柔顺性已被用于生成诸如投掷等高度动态的动作，这些动作利用了存储在关节弹簧中的势能。然而，能量的存储与释放尚不能很好地定时。相反，对于多连杆系统，系统的自然动力学甚至可能违背实际目标。随着变刚度驱动器的引入，该问题已得到部分解决。借助合适的优化控制策略，可实现电机与连杆的近似解耦，从而在发射前最大化向远端连杆的能量传递。然而，这种连续的刚度变化较为复杂，且通常导致振荡式的摆动上升运动，而非清晰的发射序列。为规避此问题，我们研究了一种专用于速度最大化的解耦方法，其采用一种称为双刚度驱动（Bi-Stiffness Actuation）的新型驱动器概念。借此，可通过开关保持式离合器将连杆与关节机构完全解耦，同时保留所存储的弹性能量。我们表明，借助这一新范式，不仅可达到与功率等效的变刚度驱动相同的优化性能，甚至能直接控制能量传递的时机。相较于依赖优化完整时间序列控制输入的以往优化控制方法，这是一项重大进展。