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Elastic Structure Preserving Impedance Control of Bidirectional Antagonistic Variable Stiffness Actuation

Meng, Xuming und Keppler, Manuel und Ott, Christian (2021) Elastic Structure Preserving Impedance Control of Bidirectional Antagonistic Variable Stiffness Actuation. In: 2021 European Control Conference, ECC 2021, Seiten 263-269. 2021 European Control Conference (ECC 2021), 2021-06-29 - 2021-07-02, Rotterdam, The Netherlands. doi: 10.23919/ECC54610.2021.9655122. ISBN 978-946384236-5.

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Kurzfassung

We propose an impedance controller for articulated soft robots implemented by bidirectional antagonistic variable stiffness (BAVS) actuation, where two motors are connected via nonlinear elastic elements to a single link allowing for a joint stiffness modulation. Naturally, the highly elastic elements introduce undesired oscillatory dynamics into the plant. To address this problem, we present a controller that allows to impose a desired link-side stiffness and damping behavior while preserving the intrinsic inertial elastic properties of the system. This allows us to solve the global asymptotic regulation problem while simultaneously imposing a desired joint stiffness preset on the BAVS actuator. We provide a passivity and stability analysis based on a physically motivated storage and Lyapunov function. Experimental results on the underarm BAVS joint of DLR David validate our control law.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143334/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Elastic Structure Preserving Impedance Control of Bidirectional Antagonistic Variable Stiffness Actuation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Meng, XumingXuming.Meng (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5642-1830NICHT SPEZIFIZIERT
Keppler, ManuelManuel.Keppler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1532-963XNICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2021
Erschienen in:2021 European Control Conference, ECC 2021
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.23919/ECC54610.2021.9655122
Seitenbereich:Seiten 263-269
ISBN:978-946384236-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Soft robots, Impedance Control, Variable Stiffness Actuators
Veranstaltungstitel:2021 European Control Conference (ECC 2021)
Veranstaltungsort:Rotterdam, The Netherlands
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:29 Juni 2021
Veranstaltungsende:2 Juli 2021
Veranstalter :European Control Association (EUCA)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Roboterdynamik & Simulation [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Meng, Xuming
Hinterlegt am:16 Aug 2021 08:47
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:43

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