L’actionneur élastique en série (en anglais series elastic actuator, SEA) est une unité d’entraînement dans laquelle on insère délibérément un élément élastique — le plus souvent un ressort — entre le moteur avec son réducteur et l’articulation elle-même. À première vue, cela peut sembler un pas en arrière, car l’élasticité dégrade la précision de positionnement. En réalité, il s’agit d’un compromis astucieux : le ressort permet au robot de mesurer la force et de toucher en toute sécurité le monde environnant.
Le principe exploite le fait que la force dans le ressort est proportionnelle à sa déformation (loi de Hooke). Si un capteur mesure de combien le ressort s’est comprimé ou étiré, il peut en déduire directement le couple dans l’articulation — et ce sans coûteux capteur effort/couple. Le SEA offre ainsi une commande en effort très fidèle, ce qui est essentiel lors de la manipulation d’objets comme de l’interaction avec les humains.
Le second grand avantage est l’amortissement des chocs. Lorsqu’une jambe robotique touche le sol ou qu’un bras heurte un obstacle, le ressort absorbe le choc et protège aussi bien le réducteur et le moteur que l’environnement. Les SEA sont de ce fait plus sûrs pour la collaboration avec les humains et plus résistants lors de la marche dynamique et du contrôle du corps complet. Cette conception a notamment été popularisée par le robot bipède d’Agility Robotics — son Digit utilise des articulations souples pour se déplacer en toute sécurité dans les entrepôts, parmi les humains.
Le SEA a aussi ses inconvénients. Le ressort ralentit la réaction de l’actionneur aux changements rapides de consigne, ce qui le rend moins adapté aux tâches exigeant une précision immédiate. Sa conception est également plus complexe et comporte davantage de pièces mobiles. Certains fabricants choisissent donc une voie alternative — l’entraînement quasi-direct (QDD), qui obtient la souplesse par le seul faible rapport de réduction et la rétro-conduite du moteur, sans ressort ajouté. Le choix entre SEA et QDD est l’une des décisions clés de la conception des jambes et des bras d’un humanoïde.