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FPGA implementation of current-based joint torque estimation in antagonistic tendon-driven actuators

Krämer, Johannes (2026) FPGA implementation of current-based joint torque estimation in antagonistic tendon-driven actuators. Masterarbeit, Technsiche Universität Ilmenau.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
12MB

Offizielle URL: https://bibliographie.tu-ilmenau.de/servlets/DozBibEntryServlet?mode=show&id=ilm_mods_00080037

Kurzfassung

Antagonistic tendon-driven actuators are found in various robotic systems due to their remote-actuation capability and inherent backlash compensation. These actuators typically employ non-backdrivable drives and rely on external force or torque measurements for compliant control. Using proprioceptive, force-transparent drives could enable joint-torque estimation based on motor current, allowing fault detection and sensorless control. Consequently, this thesis analyzes current-based tendon-force and joint-torque estimation on a modular testbed and a FPGA-based control platform. Suitable friction models required for estimating tendon-tension were identified and incorporated into a reaction-force observer structure. Furthermore, polynomial approximations suitable for FPGA implementation were developed for the kinematic relations required to estimate joint position and joint torque. Based on the results, a drive- and joint-control scheme was proposed, that is capable of realizing sensorless impedance control on FPGAs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224337/
Dokumentart:Hochschulschrift (Masterarbeit)
Titel:FPGA implementation of current-based joint torque estimation in antagonistic tendon-driven actuators
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Krämer, Johannesjohannes.kraemer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
DLR-Supervisor:
BeitragsartDLR-SupervisorInstitution oder E-Mail-AdresseDLR-Supervisor-ORCID-iD
Thesis advisorMaurenbrecher, HenryHenry.Maurenbrecher (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-2586-8487
Datum:2026
Open Access:Nein
Seitenanzahl:80
Status:veröffentlicht
Stichwörter:FPGA, Digital Signal Processing, Wishbone, On-Chip Bus, VHDL, PMSM
Institution:Technsiche Universität Ilmenau
Abteilung:Fakultät für Maschinenbau
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 - Mechatronik [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Geyer, Günther
Hinterlegt am:05 Mai 2026 13:34
Letzte Änderung:05 Mai 2026 13:34

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