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Virtual Inertia as an Energy Dissipation Element for Haptic Interfaces

Choi, Hyeonseok und Kim, Nam Gyun und Jafari, Aghil und Singh, Harsimran und Ryu, Jee-Hwan (2022) Virtual Inertia as an Energy Dissipation Element for Haptic Interfaces. IEEE Robotics and Automation Letters, 7 (2), Seiten 2708-2715. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2022.3144492. ISSN 2377-3766.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9689941

Kurzfassung

Adding virtual damping to dissipate energy has been a major tool for designing stable haptic interfaces in most passivity-based approaches. However, virtual damping is known to dissipate a limited amount of energy. It even generates energy during high-velocity interaction because of the digitization effect, such as zero-order hold and quantization. Therefore, no proper energy dissipation element has been available to stabilize the interaction when the virtual damping is no longer functioning. This paper investigates the possibility of using virtual inertia as a complementary energy dissipation element of virtual damping for stable haptic interfaces. This paper analyzes the energy behavior of virtual inertia in the digital domain and finds that it can dissipate energy even in higher velocity interactions, unlike digital damping and digital springs. Furthermore, this paper proposes a unidirectional virtual inertia that can dissipate a considerable amount of energy compared with the conventional virtual inertia by storing energy and disappearing without returning it to the system. Simulation and experimental studies using a PHANToM haptic interface proved the performance of the proposed method.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190181/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Virtual Inertia as an Energy Dissipation Element for Haptic Interfaces
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Choi, Hyeonseokand1013 (at) kaist.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kim, Nam Gyunnam96bird (at) kaist.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jafari, Aghilaghiljafari1985 (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Singh, Harsimranharsimran.singh (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6735-9945NICHT SPEZIFIZIERT
Ryu, Jee-Hwanjhryu (at) kaist.ac.krhttps://orcid.org/0000-0002-6497-7115NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Januar 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.2022.3144492
Seitenbereich:Seiten 2708-2715
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Asfour, Tamimasfour (at) kit.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Robotics and Automation Letters
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Force Control, haptics and haptic interfaces, physical human-robot interaction
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 - Telerobotik
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Singh, Harsimran
Hinterlegt am:02 Dez 2022 17:39
Letzte Änderung:02 Dez 2022 17:39

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