New actuation technologies for humanoid robotics and assistive devices
Nouvelle technologie d’actionnement pour robots humanoïdes et de dispositifs d’assistance
Abstract
During the past years, hydraulic actuation has proven its capacity to deliver high forces ina lightweight and compact volume. For this reason,several humanoid robots make use of this technology to demonstrate performance in heavy-dutyactivities. Basically, hydraulic actuation is accompanied by leak problems linked to the presence ofhydraulic tubes. This research focuses on solvingthis problem by adopting two approaches. Adopting the first solution, internal parts are designedin a bio-inspired approach to drive pressurized oilto the actuated joints. All robotic parts are redeveloped in a shell design with integrated plastictubes, 3D printed, then molded with carbon composite material for strengthening. The second solution aims to create punctual power generationunits at the actuation joints. For this aim, a patented Servo Electro-Hydraulic Actuator is developed, modeled, and designed. The first prototypesare manufactured, tested, and validated.
L’actionnement hydraulique a prouvé sa capacité à fournir des forces élevées dans un volume léger et compact. Pour cette raison, plusieurs robots humanoïdes utilisent cette technologie pour démontrer leur performance. Mais, cet actionnement s’accompagne de problèmes de fuite liés à la présence de tubes hydrauliques. Cette thèse concentre sur la résolution de ce problème en adoptant deux approches. Dans la première, les pièces internes sont conçues selon une approche bio-inspirée pour conduire l’huile. Les pièces sont redéveloppées en forme de coquille avec des tubes en plastique intégrés, imprimés en 3D, puis moulés avec un matériau composite en carbone pour les renforcer. La deuxième solution vise à créer des unités de production d’énergie ponctuelles au niveau des joints. À cette fin, un actionneur servo électro- hydraulique breveté est développé, modélisé et conçu. Les premiers prototypes sont fabriqués, testés et validés.