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Singular-Perturbation Control of a Tendon-Driven Soft Robot: Theory and Experiments

Novaki Ribeiro, Lucas und Borja, Pablo und Della Santina, Cosimo und Deutschmann, Bastian (2025) Singular-Perturbation Control of a Tendon-Driven Soft Robot: Theory and Experiments. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 33 (5), Seiten 1929-1936. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TCST.2025.3546564. ISSN 1063-6536.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10922179

Kurzfassung

The existing model-based control strategies for tendon-driven continuum soft robots neglect the dynamics of the actuation system. Nevertheless, such dynamics have an important impact on the closed-loop performance. This work analyzes the influence of the actuation dynamics in tendon-driven continuum soft robots performing trajectory-tracking tasks. To this end, we use singular perturbation (SP) theory to design controllers that account for such dynamics. We provide the analytical formulation of the SP controllers and their in-depth experimental validation. Additionally, we use high- and low-stiffness tendons to experimentally compare the performance of the proposed SP controllers against traditional feedback control schemes that disregard the actuation dynamics. The experimental results show that SP controllers outperform the approaches that neglect the actuation dynamics by reducing oscillations and achieving lower errors without relying on high gains. Furthermore, it is shown that neglecting the actuation dynamics may lead to instability when the tendons have a low stiffness coefficient.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223552/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Singular-Perturbation Control of a Tendon-Driven Soft Robot: Theory and Experiments
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Novaki Ribeiro, Lucaslucas.novaki.ribeiro (at) usp.brNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borja, PabloUniversity of PlymouthNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Della Santina, CosimoTU DelftNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deutschmann, BastianBastian.Deutschmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9139-5719NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 März 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.2025.3546564
Seitenbereich:Seiten 1929-1936
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1063-6536
Status:veröffentlicht
Stichwörter:soft robots
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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)
Hinterlegt von: Strobl, Dr.-Ing. Klaus H.
Hinterlegt am:20 Mär 2026 08:05
Letzte Änderung:20 Mär 2026 08:05

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