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Deflection-Domain Passivity Control of Variable Stiffnesses Based on Potential Energy Reference

Panzirsch, Michael und Sierotowicz, Marek und Prakash, Revanth und Singh, Harsimran und Ott, Christian (2022) Deflection-Domain Passivity Control of Variable Stiffnesses Based on Potential Energy Reference. IEEE Robotics and Automation Letters, 7 (2), Seiten 4440-4447. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2022.3147566. ISSN 2377-3766.

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3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9699036

Kurzfassung

With emerging capabilities, robots will advance gradually into human environments in the near future. Thereby, safety and robustness is currently tackled through intrinsically soft robotics or variable impedances, mainly stiffnesses. In tele-operation, for instance, the control stiffness can be adapted to a measured arm impedance of the operator to stiffen the robot only when required for a manipulation task. Thus, humans or moving objects in the robot's environment are protected from hard collisions. Independent from its realization through hardware or software, the stability of the variation needs to be ensured through control strategies since energy is potentially introduced into the robotic system. This work presents a novel gradient-based passivity control concept for variable stiffnesses. In contrast to state-of-the-art methods, the approach is based on a potential energy storage reference and prevents phases of zero stiffness through deflection-domain control. I.e., according to the energy storage, the stiffness variation over the spring deflection is controlled to ensure passivity. Experiments confirm the functionality of the approach and its robustness against delayed communication and active environments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186202/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Deflection-Domain Passivity Control of Variable Stiffnesses Based on Potential Energy Reference
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Panzirsch, MichaelMichael.Panzirsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0647-7147NICHT SPEZIFIZIERT
Sierotowicz, MarekMarek.Sierotowicz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Prakash, RevanthRevanth.BhadravathiPrakash (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Singh, Harsimranharsimran.singh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Februar 2022
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1109/LRA.2022.3147566
Seitenbereich:Seiten 4440-4447
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:variable stiffness, deflection domain, teleoperation, passivity control
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 - Intuitive Mensch-Roboter Schnittstelle [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Panzirsch, Michael
Hinterlegt am:02 Mai 2022 11:12
Letzte Änderung:02 Mai 2022 11:12

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