Genauigkeit trifft Sicherheit: PID- und ESP-Steuerung in elastischen Robotern
Diese Arbeit befasst sich mit dem Problem der globalen Sollwertsteuerung von Robotern mit elastischen Gelenken durch die Kombination von ESP-Steuerung (Elastic Structure Preserving) mit nicht-kollokierter integraler Aktion. Obwohl die PID-Regelung für Roboter mit starren Gelenken sehr beliebt ist und ausgiebig erforscht wurde, sind solche Systeme bei Robotern mit elastischen Gelenken weitgehend unbekannt. Dies ist hauptsächlich auf die diesen Systemen innewohnende Unterschwingung zurückzuführen, die die direkte Implementierung von PID-Regelungen mit nicht-kolloziertes Feedback (Link-Position) erschwert. Wir beheben dieses Problem, indem wir das kürzlich entwickelte Konzept der "Quasi-Vollansteuerung" verwenden, um eine linksseitige PID-Steuerungsstruktur mit "verzögerter" integraler Wirkung zu erreichen. Der Entwurf folgt der strukturerhaltenden Entwurfsphilosophie der ESP-Steuerung und gewährleistet globale asymptotische Stabilität und lokale Passivität des geschlossenen Regelkreises. Ein wesentliches Merkmal des vorgeschlagenen Reglers ist die Schaltlogik für die integrale Aktion, die die Kombination von hervorragender Positioniergenauigkeit bei freier Bewegung mit nachgiebiger Manipulation bei Kontakt mit der Umgebung ermöglicht. Die Leistung des Reglers wird an einem elastischen Gelenk und einem nachgiebigen Roboterarm getestet.
Die Ergebnisse zeigen, dass elastische Roboter eine Positionierungsgenauigkeit erreichen können, die mit der von Robotern mit starren Gelenken vergleichbar ist.
Dieses Video zeigt die Ergebnisse von:
Keppler, M., Raschel, C., Wandinger, D., Stemmer, A. und Ott, C., 2022. Robuste Stabilisierung von Robotern mit elastischen Gelenken durch ESP und PID-Regelung: Theorie und Experimente. IEEE RA-L, 7(3), S.8283-8290.
Genauigkeit trifft Sicherheit: PID- und ESP-Steuerung in elastischen Robotern
Genauigkeit trifft Sicherheit: PID- und ESP-Steuerung in elastischen Robotern
Diese Arbeit befasst sich mit dem Problem der globalen Sollwertsteuerung von Robotern mit elastischen Gelenken durch die Kombination von ESP-Steuerung (Elastic Structure Preserving) mit nicht-kollokierter integraler Aktion. Obwohl die PID-Regelung für Roboter mit starren Gelenken sehr beliebt ist und ausgiebig erforscht wurde, sind solche Systeme bei Robotern mit elastischen Gelenken weitgehend unbekannt. Dies ist hauptsächlich auf die diesen Systemen innewohnende Unterschwingung zurückzuführen, die die direkte Implementierung von PID-Regelungen mit nicht-kolloziertes Feedback (Link-Position) erschwert. Wir beheben dieses Problem, indem wir das kürzlich entwickelte Konzept der "Quasi-Vollansteuerung" verwenden, um eine linksseitige PID-Steuerungsstruktur mit "verzögerter" integraler Wirkung zu erreichen. Der Entwurf folgt der strukturerhaltenden Entwurfsphilosophie der ESP-Steuerung und gewährleistet globale asymptotische Stabilität und lokale Passivität des geschlossenen Regelkreises. Ein wesentliches Merkmal des vorgeschlagenen Reglers ist die Schaltlogik für die integrale Aktion, die die Kombination von hervorragender Positioniergenauigkeit bei freier Bewegung mit nachgiebiger Manipulation bei Kontakt mit der Umgebung ermöglicht. Die Leistung des Reglers wird an einem elastischen Gelenk und einem nachgiebigen Roboterarm getestet.
Die Ergebnisse zeigen, dass elastische Roboter eine Positionierungsgenauigkeit erreichen können, die mit der von Robotern mit starren Gelenken vergleichbar ist.
Dieses Video zeigt die Ergebnisse von:
Keppler, M., Raschel, C., Wandinger, D., Stemmer, A. und Ott, C., 2022. Robuste Stabilisierung von Robotern mit elastischen Gelenken durch ESP und PID-Regelung: Theorie und Experimente. IEEE RA-L, 7(3), S.8283-8290.
Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
Länge: 00:05:37