직렬 탄성 구동기(series elastic actuators, SEAs)는 로봇공학 분야에서 의미 있는 기여를 해왔으며, 중대한 혁신들이 달성되어 왔다. 그럼에도 불구하고 성능에는 여전히 단점이 존재한다. 순응성을 제공하는 탄성 스프링은 힘/토크 생성의 대역폭을 저하시켜 SEA의 성능을 제한하며, SEA가 큰 토크를 발휘해야 하는 경우 이 대역폭은 더욱 감소한다. 이러한 문제는 토크 및 속도 한계와 같은 모터 및 모터 드라이버의 제약에서 기인한다. 본 글에서는 이러한 한계가 SEA의 힘 제어 성능에 미치는 영향을 분석하기 위한 수학적 도구를 제안한다. 이를 위해, SEA의 동역학, 최대 연속 토크, 서보 모터의 허용 속도를 최대한 활용하여 SEA의 성능을 평가하기 위한 새로운 기준인 최대 토크 전달성(maximum torque transmissibility, MTT)을 정의한다. 또한 MTT를 기반으로, SEA가 최대 토크를 생성할 수 있는 주파수 한계를 나타내는 최대 토크 대역폭(maximum torque bandwidth)이라는 새로운 개념을 제안한다. 하중 조건 및 SEA의 기계적·제어기 설계 파라미터를 포함한 다양한 설계 파라미터를 평가한다. 실험 결과는 MTT가 SEA 성능의 제한을 정확하게 나타낼 수 있음을 검증한다.

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