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A Method to Identify the Nonlinear Stiffness Characteristics of an Elastic Continuum Mechanism

Deutschmann, Bastian und Liu, Tong und Dietrich, Alexander und Ott, Christian und Lee, Dongheui (2018) A Method to Identify the Nonlinear Stiffness Characteristics of an Elastic Continuum Mechanism. IEEE Robotics and Automation Letters, 3 (3), Seiten 1450-1457. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2018.2800098. ISSN 2377-3766.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8276234/

Kurzfassung

The humanoid robot David is equipped with a novel robotic neck based on an elastic continuum mechanism (ECM). To realize a model-based motion control, the six dimensional stiffness characteristics needs to be known. This letter presents an approach to experimentally identify the stiffness characteristic using a robot manipulator to deflect the ECM and measure the Cartesian wrenches and Cartesian poses with external sensors. A three-step process is proposed to establish Cartesian wrench and pose pairs experimentally. The process consists of a simulation step, to select a good model, a second step that extracts effective poses from workspace which are sampled experimentally and the third step, the pose sampling procedure in which the robot drives the ECM to these effective poses. A full cubic polynomial regression model is adopted based on simulation data to fit the stiffness characteristics. To extract the poses to be sampled in the experiments, two different approaches are evaluated and compared to ensure a well-posed identification. The identification process on the hardware is performed by using Cartesian impedance and inverse kinematics control in combination to comply with the physical constraints imposed by the ECM.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/120757/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Method to Identify the Nonlinear Stiffness Characteristics of an Elastic Continuum Mechanism
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Deutschmann, BastianBastian.Deutschmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9139-5719NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, TongTong.Liu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, AlexanderAlexander.Dietrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3463-5074NICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Lee, DongheuiDongheui.Lee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1897-7664NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2018
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:3
DOI:10.1109/LRA.2018.2800098
Seitenbereich:Seiten 1450-1457
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Okamura, AllisonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Model learning for control, compliant joint/mechanism, soft material robotics
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 Robotdynamik & Simulation (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Deutschmann, Dr. -Ing. Bastian
Hinterlegt am:08 Okt 2018 13:58
Letzte Änderung:21 Nov 2023 09:13

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