Orchestrated Robust Controller for Precision Control of Heavy-duty Hydraulic Manipulators

要約

大規模な産業投資と、頑丈な油圧マニピュレーターに関する学術研究の増加は、自動化への道を避けられないほど舗装し、堅牢で高精度コントローラーの設計を必要とします。
この研究では、組織化された堅牢なコントローラーが、擬人化された腕と球形の手首を持つ一般的なマニピュレーターの上記の問題に対処するように設計されています。
仮想分解制御（VDC）のおかげで、ロボットシステム全体がサブシステムに分解され、不明なモデルの不確実性、未知の妨害、および複合入力の非線形性を考慮することにより、各ローカルサブシステムで堅牢なコントローラーが設計されています。
そのため、放射状の基本関数ニューラルネットワーク（RBFNNS）がVDCに組み込まれて、未知の妨害と不確実性に取り組み、新しい分散型RBFNNSをもたらします。
各ローカルサブシステムで設計されたすべての堅牢なローカルコントローラーは、高精度制御を達成するために調整されます。
最終的に、VDCのコンテキストで初めて、設計されたコントローラーの下で半glob的に均一に究極の境界が達成されます。
理論的結果の妥当性は、5メートルのリーチで600 kgの公称リフティング容量を備えた6度の産業マニピュレーターで広範なシミュレーションと実験を実行することにより検証されます。
シミュレーション結果を最先端のコントローラーと比較することと、実験結果を提供することは、提案された方法がすべての約束を確立し、優れた実行を実施したことを示しています。

要約(オリジナル)

Vast industrial investment along with increased academic research on heavy-duty hydraulic manipulators has unavoidably paved the way for their automatization, necessitating the design of robust and high-precision controllers. In this study, an orchestrated robust controller is designed to address the mentioned issue for generic manipulators with an anthropomorphic arm and spherical wrist. Thanks to virtual decomposition control (VDC), the entire robotic system is decomposed into subsystems, and a robust controller is designed at each local subsystem by considering unknown model uncertainties, unknown disturbances, and compound input nonlinearities. As such, radial basic function neural networks (RBFNNs) are incorporated into VDC to tackle unknown disturbances and uncertainties, resulting in novel decentralized RBFNNs. All robust local controllers designed at each local subsystem, then, are orchestrated to accomplish high-precision control. In the end, for the first time in the context of VDC, a semi-globally uniformly ultimate boundedness is achieved under the designed controller. The validity of the theoretical results is verified by performing extensive simulations and experiments on a 6-degrees-of-freedom industrial manipulator with a nominal lifting capacity of 600 kg at 5 meters reach. Comparing the simulation result to the state-of-the-art controller along with provided experimental results, demonstrates that proposed method established all promises and performed excellently.

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