Loop Shaping of Hybrid Motion Control with Contact Transition

要約

出力変位のフィードバックを備えた標準的なモーションコントロールは、柔らかい、すなわち粘弾性、材料、さらには脆弱な材料を損傷することなく、環境との予期せぬ接触を処理することはできません。
触覚と触覚の能力を備えたロボット工学とメカトロニクス、特に医療用ロボット工学は、安全で無害な接触遷移を可能にする高度なモーション制御システムに特別な要求を置きます。
このペーパーでは、ループ型の基本原理を、環境との接触時にセンサーフリーの動的再構成によって拡張されるように、十分に硬いモーション制御を処理するために簡単に使用できる方法を示しています。
それに基づいたハイブリッド制御スキームが提案されています。
開発されたアプローチの顕著な特徴は、接触力の測定が不要であり、入力信号と測定された出力変位が設計と動作に使用される唯一の量であることです。
1-DOFアクチュエータの実験が示されています。ここでは、移動ツールが柔らかくて同時に浸透性のあるブドウと接触します。

要約(オリジナル)

A standard motion control with feedback of the output displacement cannot handle unforeseen contact with environment without penetrating into the soft, i.e. viscoelastic, materials or even damaging the fragile materials. Robotics and mechatronics with tactile and haptic capabilities, and in particular medical robotics for example, place special demands on the advanced motion control systems that should enable the safe and harmless contact transitions. This paper shows how the basic principles of loop shaping can be easily used to handle sufficiently stiff motion control in such a way that it is extended by sensor-free dynamic reconfiguration upon contact with the environment. A thereupon based hybrid control scheme is proposed. A remarkable feature of the developed approach is that no measurement of the contact force is required and the input signal and the measured output displacement are the only quantities used for design and operation. Experiments on 1-DOF actuator are shown, where the moving tool comes into contact with grapes that are soft and simultaneously penetrable.

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