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Reduced Euler-Lagrange Equations of Floating-base Robots: Computation, Properties & Applications

Mishra, Hrishik und Garofalo, Gianluca und Giordano, Alessandro Massimo und De Stefano, Marco und Ott, Christian und Kugi, Andreas (2022) Reduced Euler-Lagrange Equations of Floating-base Robots: Computation, Properties & Applications. IEEE Transactions on Robotics. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TRO.2022.3206716. ISSN 1552-3098.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9929266

Kurzfassung

At first glance, a floating-base robotic system is a kinematic chain, and its equations of motion are described by the inertia-coupled dynamics of its shape and movable base. However, the dynamics embody an additional structure due to the momentum evolution, which acts as a velocity constraint. In prior works of robot dynamics, matrix transformations of the dynamics revealed a block-diagonal inertia. However, the structure of the transformed matrix of Coriolis/Centrifugal (CC) terms was not examined, and is the primary contribution of this article. To this end, we simplify the CC terms from robot dynamics and derive the analogous terms from geometric mechanics. Using this interdisciplinary link, we derive a two-part structure of the CC matrix, in which each partition is iteratively computed using a self-evident velocity dependency. Through this CC matrix, we reveal a commutative property, the velocity dependencies of the skew-symmetry property, the invariance of the shape dynamics to the basis of momentum, and the curvature as a matrix operator. Finally, we show the application of the proposed CC matrix structure through controller design and locomotion analysis.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189344/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Reduced Euler-Lagrange Equations of Floating-base Robots: Computation, Properties & Applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mishra, Hrishikhrishik.mishra (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5025-2447NICHT SPEZIFIZIERT
Garofalo, Gianlucagianluca.garofalo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7481-3464NICHT SPEZIFIZIERT
Giordano, Alessandro MassimoAlessandro.Giordano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-7525NICHT SPEZIFIZIERT
De Stefano, Marcomarco.destefano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3777-9487NICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Kugi, Andreasoffice (at) acin.tuwien.ac.athttps://orcid.org/0000-0001-7995-1690NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Oktober 2022
Erschienen in:IEEE Transactions on Robotics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TRO.2022.3206716
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Yoshida, EiichiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hatton, RossNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Transactions on Robotics
ISSN:1552-3098
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lagrangian dynamics, dynamics, motion control, nonholonomic mechanisms and systems
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 - On-Orbit Servicing [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Mishra, Hrishik
Hinterlegt am:26 Okt 2022 20:54
Letzte Änderung:26 Okt 2022 20:54

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