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Piston-Driven Pneumatically-Actuated Soft Robots: Modeling and Backstepping Control

Stölzle, Maximilian und Della Santina, Cosimo (2021) Piston-Driven Pneumatically-Actuated Soft Robots: Modeling and Backstepping Control. IEEE Control Systems Letters, 6, Seiten 1837-1842. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LCSYS.2021.3134165. ISSN 2475-1456.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9644579

Kurzfassung

Actuators’ dynamics have been so far mostly neglected when devising feedback controllers for continuum soft robots since the problem under the direct actuation hypothesis is already quite hard to solve. Directly considering actuation would have made the challenge too complex. However, these effects are, in practice, far from being negligible. The present work focuses on model-based control of piston-driven pneumatically-actuated soft robots. We propose a model of the relationship between the robot’s state, the acting fluidic pressure, and the piston dynamics, which is agnostic to the chosen model for the soft system dynamics. We show that backstepping is applicable even if the feedback coupling of the outer on the inner subsystem is not linear. Thus, we introduce a general model-based control strategy based on backstepping for soft robots actuated by fluidic drive. As an example, we derive a specialized version for a robot with piecewise constant curvature.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192896/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Piston-Driven Pneumatically-Actuated Soft Robots: Modeling and Backstepping Control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stölzle, MaximilianDelft University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Della Santina, CosimoCosimo.DellaSantina (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1067-1134NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Dezember 2021
Erschienen in:IEEE Control Systems Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:6
DOI:10.1109/LCSYS.2021.3134165
Seitenbereich:Seiten 1837-1842
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2475-1456
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Control applications, PID control, robotics
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 - Basistechnologien [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Strobl, Dr. Klaus H.
Hinterlegt am:23 Dez 2022 11:21
Letzte Änderung:23 Dez 2022 11:21

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