TUNABLE ACTUATOR JOINT MODULES HAVING ENERGY RECOVERING QUASI-PASSIVE ELASTIC ACTUATORS FOR USE WITHIN A ROBOTIC SYSTEM

A tunable actuator joint module for robotic assembly, capable of maximizing power while minimizing power consumption according to the present invention, includes an output member and an input member, in which the output member is rotatable about a rotary axis. The main actuator (such as a motor) is operable to apply a torque for rotating the output member about the rotary axis. A quasi-passive elastic actuator (such as a rotating or linear pneumatic actuator) including an elastic component is tunable to a joint stiffness value, and operable to selectively release stored energy to apply a reinforcing torque so as to assist a rotation of the output member and minimize the power consumption of the main actuator. The tunable actuator joint module includes a control system having valve assembly, and operable to control the quasi-passive elastic actuator to be switched between an elastic state and an inelastic state during each section of the movements of the robotic assembly (such as a hip and a knee of an exoskeleton). In addition, relevant systems and methods are provided. 본 발명의 로보틱 조립체의 튜닝 가능한 액츄에이터 조인트 모듈은 출력 부재 및 입력 부재를 포함하고, 출력 부재는 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 주 액츄에이터(예를 들어, 모터)가 회전축을 중심으로 출력 부재를 회전키시키는 토크를 인가하도록 작동 가능하다. 탄성 구성요소를 포함하는 쿼지-패시브 탄성 액츄에이터(예를 들어, 회전 또는 선형 공압 액츄에이터)는 조인트 강성 값까지 튜닝 가능하고, 출력 부재의 회전을 돕고 주 액추에이터의 동력 소비를 최소화하도록 증강 토크를 인가하기 위해 저장 에너지를 선택적으로 방출하도록 작동 가능하다. 튜닝 가능한 액츄에이터 조인트 모듈은 로보틱 조립체(예를 들어, 외골격의 둔부 또는 무릎)의 이동의 각 부분 동안 탄성 상태와 비탄성 상태 사이에서 쿼지-패시브 탄성 액츄에이터를 스위칭하도록 제어 가능하게 작동 가능한 밸브 조립체를 갖는 제어 시스템을 포함한다. 관련 시스템 및 방법이 제공된다.