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A Provably Stable Iterative Learning Controller for Continuum Soft Robots

Pierallini, Michele und Stella, Francesco und Angelini, Franco und Deutschmann, Bastian und Hughes, Josie und Bicchi, Antonio und Garabini, Manolo und Della Santina, Cosimo (2023) A Provably Stable Iterative Learning Controller for Continuum Soft Robots. IEEE Robotics and Automation Letters, 8 (10), 6427 -6434. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2023.3307007. ISSN 2377-3766.

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

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10225256

Kurzfassung

Fully exploiting soft robots' capabilities requires devising strategies that can accurately control their movements with the limited amount of control sources available. This task is challenging for reasons including the hard-to-model dynamics, the system's underactuation, and the need of using a prominent feedforward control action to preserve the soft and safe robot behavior. To tackle this challenge, this letter proposes a purely feedforward iterative learning control algorithm that refines the torque action by leveraging both the knowledge of the model and data obtained from past experience. After presenting a 3D polynomial description of soft robots, we study their intrinsic properties, e.g., input-to-state stability, and we prove the convergence of the controller coping with locally Lipschitz nonlinearities. Finally, we validate the proposed approach through simulations and experiments involving multiple systems, trajectories, and in the case of external disturbances and model mismatches.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/197435/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Provably Stable Iterative Learning Controller for Continuum Soft Robots
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pierallini, MicheleUniversita di PisaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stella, FrancescoEPFLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Angelini, FrancoUniversita di PisaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deutschmann, BastianBastian.Deutschmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9139-5719NICHT SPEZIFIZIERT
Hughes, JosieCREATE Lab, EPFLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bicchi, Antonioantonio.bicchi (at) unipi.ithttps://orcid.org/0000-0001-8635-5571NICHT SPEZIFIZIERT
Garabini, ManoloCentro di Ricerca “Enrico Piaggio”, University of Pisa, Pisa, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Della Santina, CosimoC.DellaSantina (at) tudelft.nlhttps://orcid.org/0000-0003-1067-1134NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 August 2023
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:8
DOI:10.1109/LRA.2023.3307007
Seitenbereich:6427 -6434
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robots,Soft robotics,Feedforward systems,Trajectory,Three-dimensional displays,Solid modeling,Kinematics
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 - Roboterdynamik & Simulation [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Deutschmann, Dr. -Ing. Bastian
Hinterlegt am:21 Sep 2023 13:53
Letzte Änderung:26 Mär 2024 12:55

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