Fast Whole-Body Strain Regulation in Continuum Robots

要約

多目的、マルチスケール連続ソフトロボットのリアルタイムひずみ制御に向けて到達するステップを提案します。
この問題を根本的に研究するために、ソフトロボットのプロトタイプの数学的に正確なダイナミクスによって有効なモデルベースの制御設定に自分自身を接地します。
具体化されたコンプライアンスの固有の機械的非線形性を拒否するのではなく、統合する態勢を整え、最初に元のロボットダイナミクスを別々の亜鉛剤に分離します。
第二に、結果のサブシステムのひずみダイナミクスを調整するために、安定化非線形バックステップコントローラーのセットを処方します。
第三に、その安定性を分析および確立することにより、相互接続された特異な摂動システムを研究します。
第四に、私たちの理論は、タコロボットアームの片方の腕の高速数値結果によってバックアップされています。
無限の程度のフリードムソフトロボットの全身減少したダイナミクスの大幅に短縮された時間の平衡状態へのひずみ調節を示します。
このペーパーは、具体化された知性を背景に私たちの思考を伝えます。それは、概念化、定式化、計算セットアップを通知し、無限のフリードムのソフトロボットのコントロールパフォーマンスの改善をもたらします。

要約(オリジナル)

We propose reaching steps towards the real-time strain control of multiphysics, multiscale continuum soft robots. To study this problem fundamentally, we ground ourselves in a model-based control setting enabled by mathematically precise dynamics of a soft robot prototype. Poised to integrate, rather than reject, inherent mechanical nonlinearities for embodied compliance, we first separate the original robot dynamics into separate subdynamics — aided by a perturbing time-scale separation parameter. Second, we prescribe a set of stabilizing nonlinear backstepping controllers for regulating the resulting subsystems’ strain dynamics. Third, we study the interconnected singularly perturbed system by analyzing and establishing its stability. Fourth, our theories are backed up by fast numerical results on a single arm of the Octopus robot arm. We demonstrate strain regulation to equilibrium, in a significantly reduced time, of the whole-body reduced-order dynamics of an infinite degrees-of-freedom soft robot. This paper communicates our thinking within the backdrop of embodied intelligence: it informs our conceptualization, formulation, computational setup, and yields improved control performance for infinite degrees-of-freedom soft robots.

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