Erweiterung eines passivitätsbasierten Reglers für haptisches Rendering

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird der von J.-H. Ryu, Y. Kim und B. Hannaford 2004 vorgestellte Time Domain Passivity Controller für ein haptisches System mit Totzeiten und sieben aktuierten Gelenken sowie sechs kartesischen Freiheitsgraden erweitert. Dazu wird zum einen die Totzeit im Passivity Observer berücksichtigt und die Energiebeobachtung durch verschiedene Schätzmethoden verbessert, zum anderen die Berechnung der Kraft des Passivity Controllers durch die Verallgemeinerung der Dämpfung auf mehrere Freiheitsgrade angepasst. Sowohl für den Fall mit einem Freiheitsgrad sowie für den mit mehreren Freiheitsgraden wird zusätzlich eine Begrenzung der Dämpfung des Passivity Controllers vorgestellt, durch die Instabilität des Systems verhindert wird. Das Konzept wird durch Simulation verifiziert und wird mit verschiedenen Implementierungen des erweiterten Reglers (gelenkbasiert und kartesisch) an den Leichtbaurobotern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt angewandt. Die Implementierungen werden anhand von Experimentergebnissen miteinander verglichen und bestätigen das Konzept des erweiterten Time Domain Passivity Controllers.