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Legged Elastic Multibody Systems: Adjusting Limit Cycles to Close-To-Optimal Energy Efficiency

Stratmann, Philipp und Lakatos, Dominic und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2017) Legged Elastic Multibody Systems: Adjusting Limit Cycles to Close-To-Optimal Energy Efficiency. In: 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2017. IEEE. ICRA, International Conference on Robotics and Automation, 2017-05-29 - 2017-06-03, Singapur. ISBN 978-150904633-1. ISSN 1050-4729.

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Kurzfassung

Compliant elements in robotic systems can strongly increase the energy efficiency of highly dynamic periodic motions with large energy consumption such as jumping. Their control is a challenging task for multi-joint systems. It is typically solved either by model-based approaches that hardly adjust to varying mechanical conditions or by algorithms that make strongly limited use of mechanical resonance conditions. Here, we apply numerical optimal control theory to demonstrate that close-to-optimal energy-efficient movements can be induced from a one-dimensional sub-manifold in jumping systems that show nonlinear hybrid dynamics. Linear weights transform sensory information into this one-dimensional controller space and reverse transform one-dimensional motor signals back into the multi-dimensional joint space. In Monte-Carlo-based simulations and experiments, we show that an algorithm that we derived previously can extract these weights online from sensory information about joint positions of a moving system. The algorithm is computationally cheap, modular, and adjusts to varying mechanical conditions. Our results demonstrate that it reduces the problem of energy-efficient control of multiple compliant joints that move with high synchronicity to a low-dimensional task.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/116247/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Legged Elastic Multibody Systems: Adjusting Limit Cycles to Close-To-Optimal Energy Efficiency
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stratmann, PhilippPhilipp.Stratmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lakatos, DominicDominic.Lakatos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115747
Datum:29 Mai 2017
Erschienen in:2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Verlag:IEEE
ISSN:1050-4729
ISBN:978-150904633-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Compliance and Impedance Control, Redundant Robots, Optimization and Optimal Control
Veranstaltungstitel:ICRA, International Conference on Robotics and Automation
Veranstaltungsort:Singapur
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:29 Mai 2017
Veranstaltungsende:3 Juni 2017
Veranstalter :IEEE
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 - On-Orbit Servicing [SY]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Beinhofer, Gabriele
Hinterlegt am:07 Dez 2017 16:31
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:20

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