DTEA：一种实现系列-并联合规性实时切换的双拓扑弹性执行器
机器人学
2026-04-20 v1
摘要
系列和并联弹性执行器提供互补且互为排他的优势，但现有执行器无法在运行期间实现这些拓扑之间的实时转换。本文提出一种新型执行器设计称为双拓扑弹性执行器（DTEA），其能够在运行期间实现 SEA 和 PEA 拓扑之间的动态切换。开发了 DTEA 的一种概念原型，以演示拓扑切换机制的可行性。在操作条件下进行实验，以评估拓扑切换机制的鲁棒性和响应时间。该执行器在负载下成功完成了 324 次拓扑切换循环且未发生损坏，表明该机制具有良好的鲁棒性。在 SEA 和 PEA 模式之间的测量切换时间小于 33.33 毫秒。此外，进行了实验以 characterize SEA 和 PEA 模式下的静态刚度和扰动抑制性能。在静态刚度测试中，PEA 模式的刚度是 SEA 模式的 1.53 倍，KSEA = 5.57 +/- 0.02 Nm/rad，KPEA = 8.54 +/- 0.02 Nm/rad。扰动抑制实验显示，SEA 模式下的平均峰值偏斜为 PEA 模式的 2.26 倍（5.2 度 vs. 2.3 度），而平均 settling 时间为 3.45 倍（1380 毫秒 vs. 400 毫秒）。所观察到的行为与常规 SEA 和 PEA 执行器的已知特性相符，验证了 DTEA 执行器中两种模式的功能。
引用
@article{arxiv.2604.15865,
title = {DTEA: A Dual-Topology Elastic Actuator Enabling Real-Time Switching Between Series and Parallel Compliance},
author = {Vishal Ramesh and Aman Singh and Shishir Kolathaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.15865},
year = {2026}
}