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Passive Decoupled Multitask Controller for Redundant Robots

Wu, Xuwei und Ott, Christian und Albu-Schäffer, Alin und Dietrich, Alexander (2022) Passive Decoupled Multitask Controller for Redundant Robots. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 31 (1), Seiten 1-16. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TCST.2022.3162990. ISSN 1063-6536.

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4MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9759510

Kurzfassung

Kinematic redundancy in robots makes it possible to execute several control tasks simultaneously. As some tasks are usually more important than others, it is reasonable to dynamically decouple them in order to ensure their execution in a hierarchical way or even without any interference at all. The most widely used technique is to decouple the system by feedback linearization. However, that requires actively shaping the inertia and consequently modifying the natural dynamics of the robot. Here we propose a passivity-based multi-task tracking controller that preserves these inertial properties but fully compensates for task-space cross-couplings using external force feedback. Additionally, three formal proofs are provided: uniform exponential stability for trajectory tracking, passivity during physical interaction, and input-to-state-stability. The controller is validated in simulations and experiments and directly compared with the hierarchical PD+ approach and the feedback linearization. The proposed approach is well suited for safe physical human-robot interaction and dynamic trajectory tracking if measurements or estimations of the external forces are available.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/185935/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Passive Decoupled Multitask Controller for Redundant Robots
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wu, XuweiXuwei.Wu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2616-9149NICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, AlinAlin.Albu-Schaeffer (at) DLR.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115897
Dietrich, AlexanderAlexander.Dietrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3463-5074171528367
Datum:April 2022
Erschienen in:IEEE Transactions on Control Systems Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:31
DOI:10.1109/TCST.2022.3162990
Seitenbereich:Seiten 1-16
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1063-6536
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Multi-task control, nonlinear systems, stability, trajectory tracking, physical interaction, redundant robots
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: Wu, Xuwei
Hinterlegt am:31 Mär 2022 10:10
Letzte Änderung:12 Nov 2024 19:06

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