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Optimal Control of Variable Stiffness Actuators with Nonlinear Springs

Özparpucu, Mehmet Can und Haddadin, Sami und Alin, Albu-Schäffer (2014) Optimal Control of Variable Stiffness Actuators with Nonlinear Springs. In: 19th IFAC World Congress, Seiten 8487-8495. IFAC 2014 (The 19th World Congress of the International Federation of Automatic Control), 2014-08-24 - 2014-08-29, Cape Town, South Africa. doi: 10.3182/20140824-6-ZA-1003.01193.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
293kB

Offizielle URL: http://www.ifac-papersonline.net/Detailed/67943.html

Kurzfassung

Variable Stiffness Actuators (VSA) are currently being regarded as promising actuator types in robotics research especially due to their capability to store potential energy in their elastic elements and to control this energy by altering the elastic properties of these elements. The controllable potential energy enables these actuators to outperform their rigid counterparts especially when realizing fast explosive motions. Most of joint designs with VSAs, however, are described by nonlinear deflection-torque relations and consequently a thorough analysis regarding their maximum attainable performance is difficult. In this work, we tackle this problem by using Pontryagin's Minimum Principle and develop a general method to solve the optimal control problem of minimizing any given terminal cost for these joints. In other words, we show the optimal control strategies to alter VSA's elastic properties for various tasks such as maximization of the final link velocity or time-optimal tracking, which are all found to depend on the change of the system's potential and kinetic energy relative to its total energy. The application of the method is illustrated for VSAs with adjustable linear and cubic springs, where the potential energy stored in the springs is maximized at a given final time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/93048/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Optimal Control of Variable Stiffness Actuators with Nonlinear Springs
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Özparpucu, Mehmet CanMehmet.Oezparpucu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haddadin, SamiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alin, Albu-SchäfferAlin.Albu-Schäffer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2014
Erschienen in:19th IFAC World Congress
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.3182/20140824-6-ZA-1003.01193
Seitenbereich:Seiten 8487-8495
Name der Reihe:Proceedings of the 19th IFAC World Congress, 2014
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robotics technology; Mechatronic systems; Robots manipulators; Optimal control
Veranstaltungstitel:IFAC 2014 (The 19th World Congress of the International Federation of Automatic Control)
Veranstaltungsort:Cape Town, South Africa
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 August 2014
Veranstaltungsende:29 August 2014
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 - Terrestrische Assistenz-Robotik (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Özparpucu, Mehmet Can
Hinterlegt am:08 Dez 2014 14:59
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:58

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