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Unidirectional virtual inerter for high-bandwidth robot motion control

Choi, Hyeonseok und Kim, Nam Guyun und Baek, Seungjoon und Ott, Christian und Ryu, Jee-Hwan (2025) Unidirectional virtual inerter for high-bandwidth robot motion control. The International Journal of Robotics Research. SAGE Publications. doi: 10.1177/02783649251363999. ISSN 0278-3649.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/02783649251363999

Kurzfassung

This paper introduces a Unidirectional Virtual Inerter (UVI) as a novel feedback control element in conjunction with a traditional PD controller for high-bandwidth robot motion control. Designed to harness the beneficial properties of a physical inerter within a digital framework, a UVI overcomes the limitations inherent in the physical domain, such as mechanical design complexity, significant weight and size, and maintenance requirements. The research emphasizes the exploitation of the energy dissipation capability that emerges as the inerter transitions from a physical to a discrete setting. Although inerters are traditionally viewed as energy storage devices, their adaptation to the digital domain reveals a promising energy dissipation function. Moreover, by utilizing the features of the VI in a unidirectional manner, this study delves into the UVI's unique advantages in the digital realm, especially its remarkable energy dissipation ability and the dynamic adjustment of gains based on the system's kinetic energy. This innovative approach, designed to enhance the performance of existing derivative controllers, significantly improves system convergence speed and enhances stability by dissipating the system energy. The paper includes a stability proof using a common Lyapunov function and validates the effectiveness of the UVI in enhancing system stability and tracking accuracy through simulations and experiments with a multi-DoF robotic manipulator. The findings particularly underscore the controller's efficacy in regulation and trajectorytracking tasks.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221896/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Unidirectional virtual inerter for high-bandwidth robot motion control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Choi, Hyeonseokand1013 (at) kaist.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kim, Nam GuyunKAIST, DaejeonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baek, SeungjoonKAIST, DaejeonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Ryu, Jee-HwanKAISTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 August 2025
Erschienen in:The International Journal of Robotics Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1177/02783649251363999
Verlag:SAGE Publications
ISSN:0278-3649
Status:veröffentlicht
Stichwörter:motion control, force control, control architectures and programming
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HGF - Programm:Raumfahrt
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Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Leitungsbereich
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Klauer, Monika
Hinterlegt am:13 Jan 2026 12:27
Letzte Änderung:19 Jan 2026 13:05

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