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Nonlinear Oscillations for Cyclic Movements in Variable Impedance Actuated Robotic Arms

Lakatos, Dominic und Petit, Florian und Albu-Schäffer, Alin (2013) Nonlinear Oscillations for Cyclic Movements in Variable Impedance Actuated Robotic Arms. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Seiten 508-515. International Conference on Robotics and Automation, 2013-05-06 - 2013-05-10, Karlsruhe, Deutschland. doi: 10.1109/icra.2013.6630622.

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Kurzfassung

Biologically inspired Variable Impedance Actuators (VIA) offer the capability to execute cyclic and/or explosive multi degree of freedom (DoF) motions efficiently by storing elastic energy. This paper studies the preconditions which allow to induce robust cyclic motions for strongly nonlinear, underactuated multi DoF robotic arms. By experimental observations of human motor control, a simple control law is deduced. This controller achieves intrinsic oscillatory motions by switching the motor position triggered by a joint torque threshold. Using the derived controller, the periodic behavior of the robotic arm is analyzed in simulations. It is found that a modal analysis of the linearized system at the equilibrium point allows to qualitatively predict the periodic behavior of this type of strongly nonlinear systems. The central statement of this paper is that cyclic motions can be induced easily in VIA systems, if the eigenfrequencies and modal damping values of the linearized system are well separated. Validation is given by simulation and experiments, where a human controls a simulated robotic arm, and the developed regulator controls a robotic arm in simulation and experiments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/85544/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Nonlinear Oscillations for Cyclic Movements in Variable Impedance Actuated Robotic Arms
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lakatos, Dominicdominic.lakatos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Petit, FlorianFlorian.Petit (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, AlinAlin.Albu-Schaeffer (at) DLR.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2013
Erschienen in:IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/icra.2013.6630622
Seitenbereich:Seiten 508-515
Name der Reihe:Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation
Status:veröffentlicht
Stichwörter:nonlinear oscillations, cyclic motions, mechanical oscillation modes, variable stiffness actuation, nonlinear control systems
Veranstaltungstitel:International Conference on Robotics and Automation
Veranstaltungsort:Karlsruhe, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Mai 2013
Veranstaltungsende:10 Mai 2013
Veranstalter :IEEE/RAS
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Terrestrische Assistenz-Robotik (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Komponenten und Systeme
Hinterlegt von: Lakatos, Dominic
Hinterlegt am:17 Dez 2013 13:50
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:51

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