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Robots Driven by Compliant Actuators: Optimal Control Under Actuation Constraints

Braun, David J. und Petit, Florian und Felix Huber, Felix Huber und Sami Haddadin, Sami Haddadin und Patrick van der Smagt, Patrick van der Smagt und Albu-Schäffer, Alin und Sethu Vijayakumar, Sethu Vijayakumar (2013) Robots Driven by Compliant Actuators: Optimal Control Under Actuation Constraints. IEEE Transactions on Robotics, VOL. 2 (NO. 5), Seiten 1085-1101. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TRO.2013.2271099. ISSN 1552-3098.

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Kurzfassung

Anthropomorphic robots that aim to approach human performance agility and efficiency are typically highly redundant not only in their kinematics but also in actuation. Variableimpedance actuators, used to drive many of these devices, are capable of modulating torque and impedance (stiffness and/or damping) simultaneously, continuously, and independently. These actua tors are, however, nonlinear and assert numerous constraints, e.g., range, rate, and effort limits on the dynamics. Finding a control strategy that makes use of the intrinsic dynamics and capacity of compliant actuators for such redundant, nonlinear, and constrained systems is nontrivial. In this study, we propose a framework for optimization of torque and impedance profiles in order to maximize task performance, which is tuned to the complex hardware and incorporating real-world actuation constraints. Simulation study and hardware experiments 1) demonstrate the effects of actuation constraints during impedance control, 2) show applicability of the present framework to simultaneous torque and temporal stiffness optimization under constraints that are imposed by real-world actuators, and 3) validate the benefits of the proposed approach under experimental conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/85520/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Robots Driven by Compliant Actuators: Optimal Control Under Actuation Constraints
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Braun, David J.University of EdinburghNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Petit, FlorianFlorian.Petit (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Felix Huber, Felix HuberFelix.Huber (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sami Haddadin, Sami HaddadinSami.Haddadin (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Patrick van der Smagt, Patrick van der SmagtTUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, AlinAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115708
Sethu Vijayakumar, Sethu VijayakumarUniversity of EdinburghNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2013
Erschienen in:IEEE Transactions on Robotics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:VOL. 2
DOI:10.1109/TRO.2013.2271099
Seitenbereich:Seiten 1085-1101
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1552-3098
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Dynamics, optimal impedance control, redundant robots, variable impedance actuation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Weiterentwicklung Robotik - Mechatronik und Dynamik (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Komponenten und Systeme
Hinterlegt von: Beinhofer, Gabriele
Hinterlegt am:17 Dez 2013 13:50
Letzte Änderung:11 Sep 2023 13:21

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