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Elastic Structure Preserving Control for Flexible Joint Robots With Position-Controlled Actuators

Moyrón, Jerónimo und Ott, Christian und Kirner, Annika und Moreno-Valenzela, Javier (2025) Elastic Structure Preserving Control for Flexible Joint Robots With Position-Controlled Actuators. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 33, Seiten 1-10. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TCST.2025.3562024. ISSN 1063-6536.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10981666

Kurzfassung

This article presents a novel control approach for flexible joint robots that use servo systems to control their motion. Under this configuration, the servo system is understood to have an inner feedback loop that accepts motor positions as inputs and uses torques as outputs. Hence, the soft robot uses motor positions as control inputs instead of torques. To address this system configuration with a reliable control system of high performance, we aim to generalize the elastic structure preserving (ESP) control approach, which previously has been proposed for backdrivable torque-controlled elastic robots, to robots with position-controlled elastic actuators. This scheme results in a dynamic feedback controller that recovers the elastic structure of the uncontrolled robot in the closed loop. At the same time, damping is injected, thus achieving a control system with high compliance and desired energy dissipation. Our results are supported by a rigorous analysis, where local input-to-state stability and output strict passivity can be concluded if the inner feedback loop from the servo system satisfies some assumptions. Experiments on two platforms validate the proposed control scheme and show the overall control system's performance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221913/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Elastic Structure Preserving Control for Flexible Joint Robots With Position-Controlled Actuators
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Moyrón, Jerónimonstituto Politécnico Nacional - CITEDINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Kirner, Annikakirner (at) acin.tuwien.ac.athttps://orcid.org/0000-0003-1196-1301NICHT SPEZIFIZIERT
Moreno-Valenzela, Javiernstituto Politécnico Nacional - CITEDINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Mai 2025
Erschienen in:IEEE Transactions on Control Systems Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:33
DOI:10.1109/TCST.2025.3562024
Seitenbereich:Seiten 1-10
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1063-6536
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Admittance control, elastic structure preserving (ESP) control, flexible joint robot (FJR), position control, servo systems
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 - Projekt MUltiSEnsor-ROboter für die Erkundung in Krisenszenarien [RO], R - Leichtbau-Robotik [RO], R - Roboterdynamik & Simulation [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Klauer, Monika
Hinterlegt am:13 Jan 2026 12:43
Letzte Änderung:13 Jan 2026 12:43

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