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Operational Space Control for Planar PAN–1 Underactuated Manipulators Using Orthogonal Projection and Quadratic Programming

Chu, Xiangyu und Tang, Yunxi und Giordano, Alessandro Massimo und Chen, Tan und Au, Samuel (2021) Operational Space Control for Planar PAN–1 Underactuated Manipulators Using Orthogonal Projection and Quadratic Programming. In: 2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2021. IEEE. 2021 International Conference on Robotics and Automation, 2021-05-29 - 2021-06-02, Xi'an. doi: 10.1109/ICRA48506.2021.9561278. ISBN 978-172819077-8. ISSN 1050-4729.

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3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9561278

Kurzfassung

In this paper, we propose an operational space control formulation for a planar N-link underactuated manipulator (PA N–1 ) 1 with a passive first joint subject to actuator constraints (N ⩾ 3), covering both stabilization and tracking tasks. Such underactuated manipulators have an inherent first-order nonholonomic constraint, allowing us to project their dynamics to a space consistent with the nonholonomic constraint. Based on the constrained dynamics, we can design operational space controllers with respect to tasks assuming that all joints of the manipulator are active. Due to underactuation, we design a Quadratic Programming (QP) based controller to minimize the error between the desired torque commands and available motor torques in the null space of the constraint, as well as involve the constraint of motor outputs. The proposed control framework was demonstrated by stabilization and tracking tasks in simulations with both planar PA 2 and PA 3 manipulators. Furthermore, we verified the controller experimentally using a planar PA 2 robot.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192556/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Poster)
Titel:Operational Space Control for Planar PAN–1 Underactuated Manipulators Using Orthogonal Projection and Quadratic Programming
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Chu, XiangyuThe Chinese University of Hong KongNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tang, YunxiThe Chinese University of Hong KongNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giordano, Alessandro MassimoAlessandro.Giordano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-7525NICHT SPEZIFIZIERT
Chen, TanUniversity of Notre DameNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Au, SamuelThe Chinese University of Hong KongNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2021
Erschienen in:2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2021
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/ICRA48506.2021.9561278
Verlag:IEEE
ISSN:1050-4729
ISBN:978-172819077-8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Actuators, Torque, Automation, Conferences, Null space, Aerospace electronics, Quadratic programming
Veranstaltungstitel:2021 International Conference on Robotics and Automation
Veranstaltungsort:Xi'an
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:29 Mai 2021
Veranstaltungsende:2 Juni 2021
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 - Planetare Exploration
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Giordano, Alessandro Massimo
Hinterlegt am:21 Dez 2022 08:52
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:53

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