← Zpět na encyklopedii

Sériově elastický aktuátor (SEA)

Aktuátor s pružinou mezi motorem a kloubem — měří sílu z její deformace a tlumí rázy, takže je bezpečnější při kontaktu.

Sériově elastický aktuátor (anglicky series elastic actuator, SEA) je pohonná jednotka, do které je záměrně vložen pružný prvek — nejčastěji pružina — mezi motor s převodovkou a samotný kloub. Na první pohled se to může zdát jako krok zpět, protože pružnost zhoršuje přesnost polohování. Ve skutečnosti jde o chytrý kompromis: pružina umožňuje robotovi měřit sílu a bezpečně se dotýkat okolního světa.

Princip využívá to, že síla v pružině je úměrná její deformaci (Hookův zákon). Pokud senzor změří, o kolik se pružina stlačila nebo natáhla, dokáže z toho přímo odvodit kroutící moment v kloubu — a to bez nutnosti drahého silově-momentového senzoru. SEA tak nabízí velmi věrné silové řízení, což je klíčové při manipulaci s předměty i při interakci s lidmi.

Druhou velkou výhodou je tlumení rázů. Když robotická noha dopadne na zem nebo ruka narazí do překážky, pružina náraz absorbuje a chrání jak převodovku a motor, tak okolí. Díky tomu jsou SEA bezpečnější pro spolupráci s lidmi a odolnější při dynamické chůzi a řízení celého těla. Tuto koncepci proslavil mimo jiné dvounohý robot Agility Robotics — jeho Digit využívá poddajné klouby k bezpečnému pohybu ve skladech mezi lidmi.

SEA má i své stinné stránky. Pružina zpomaluje reakci aktuátoru na rychlé změny povelu, takže pro úlohy vyžadující bleskovou přesnost je méně vhodný. Konstrukce je také složitější a má více pohyblivých dílů. Část výrobců proto volí alternativní cestu — kvazi-přímý pohon (QDD), který dosahuje poddajnosti samotnou nízkou převodovkou a zpětnou hnatelností motoru, místo přidané pružiny. Volba mezi SEA a QDD je jedním z klíčových rozhodnutí při návrhu nohou a paží humanoida.

Související roboti

Související pojmy