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Successive Stiffness Increment and Time Domain Passivity Approach for Stable and High Bandwidth Control of Series Elastic Actuator

Lee, Chan-Il und Kim, Do-Hyeong und Singh, Harsimran und Ryu, Jee-Hwan (2020) Successive Stiffness Increment and Time Domain Passivity Approach for Stable and High Bandwidth Control of Series Elastic Actuator. In: 2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2020. IEEE. 2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2020-05-31 - 2020-08-31, Paris, France. doi: 10.1109/ICRA40945.2020.9196995. ISBN 978-172817395-5. ISSN 1050-4729.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9196995

Kurzfassung

For safe human-robot interaction, various type of flexible manipulators have been developed. Especially series elastic actuator (SEA) based manipulators have been getting huge attention since the elastic element of SEA prevents people from injury when undesirable collision happens. Moreover, it improves system durability by absorbing impact force, which could damage actuators. However, the elastic element inside SEA manipulator causes low system bandwidth which limits the speed performance of conventional impedance control approaches. To alleviate the low bandwidth issue of impedance controlled SEA while guaranteeing system stability, we implement Time Domain Passivity Approach (TDPA) and Successive Stiffness Increment (SSI) approach, which was invented in haptic and teleoperation domain. Impedance controlled SEA is reformulated as a two-port electrical circuit network for implementing TDPA. In addition, a pair of input and output power conjugate variable, dominating the system passivity is identified for implementing SSI approach. Experimental results showed that TDPA and SSI approach can render the stiffness of the impedance controller, which decides the bandwidth, upto 350 kN/m without any stability issue, while normal impedance controller only render upto 120 kN/m. Although both of the approaches significantly increased the bandwidth of the impedance controlled SEA, TDPA slightly outperformed in stability, and SSI outperformed in tracking.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192904/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Successive Stiffness Increment and Time Domain Passivity Approach for Stable and High Bandwidth Control of Series Elastic Actuator
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lee, Chan-IlKorea Advanced Institute of Science and TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kim, Do-HyeongKorea Advanced Institute of Science and TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Singh, Harsimranharsimran.singh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ryu, Jee-Hwanjhryu (at) kaist.ac.krhttps://orcid.org/0000-0002-6497-7115NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 September 2020
Erschienen in:2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2020
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/ICRA40945.2020.9196995
Verlag:IEEE
ISSN:1050-4729
ISBN:978-172817395-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:time domain passivity approach
Veranstaltungstitel:2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
Veranstaltungsort:Paris, France
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:31 Mai 2020
Veranstaltungsende:31 August 2020
Veranstalter :IEEE
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) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Strobl, Dr. Klaus H.
Hinterlegt am:23 Dez 2022 11:26
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:54

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