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Whole-Body Stability for a Humanoid Robot: Analysis, Control Design, and Experimental Evaluation

Bussmann, Kristin (2014) Whole-Body Stability for a Humanoid Robot: Analysis, Control Design, and Experimental Evaluation. DLR-Interner Bericht. 515-12-21. Masterarbeit. Technische Universität München. 97 S.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
6MB

Kurzfassung

Future service robots have to be able to act compliantly in unstructured, dynamic environments and in the presence of humans residing in their workspace. Torque control methods such as the well-established impedance algorithms are suitable in this context. In order to provide mobility of the robotic system, it has to be equipped with legs or wheels. In case of nonholonomic wheeled platforms, position or velocity control methods are commonly applied. An admittance interface can be used to incorporate the kinematically controlled mobile platform to the torque controlled whole-body control framework. While the kinematic controller compensates the inertia and Coriolis/centrifugal couplings from the upper body to the moving base, inertia and Coriolis/centrifugal couplings from the base to the upper body remain in the system dynamics. Depending on the choice of control parameters, deteriorated performance or even a loss of stability of the overall system can be observed due to those remaining couplings. In this master’s thesis, the effects of inertia and Coriolis/centrifugal couplings on the overall system dynamics of impedance controlled robots with a kinematically controlled mobile platform are addressed. Initially, the general problem is analyzed using simple linear and nonlinear model systems. Building on the findings of that analysis, an approach for the compensation of the inertia and Coriolis/centrifugal couplings is presented and a proof of stability for the resulting system dynamics is given. Experiments with DLR’s humanoid robot Rollin’ Justin validate the approach.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/90075/
Dokumentart:Berichtsreihe (DLR-Interner Bericht, Masterarbeit)
Titel:Whole-Body Stability for a Humanoid Robot: Analysis, Control Design, and Experimental Evaluation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bussmann, Kristinkristinbussmann (at) web.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:31 Juli 2014
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Seitenanzahl:97
Status:veröffentlicht
Stichwörter:whole-body control, impedance, admittance, inertia coupling, Coriolis/centrifugal coupling, compensation, stability, Rollin' Justin
Institution:Technische Universität München
Abteilung:Fakultät für Maschinenwesen
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Weiterentwicklung Robotik - Mechatronik und Dynamik (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Lakatos, Kristin
Hinterlegt am:26 Sep 2014 18:39
Letzte Änderung:15 Dez 2014 21:46

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