A Passivity-based Approach for Variable Stiffness Control with Dynamical Systems

要約

この論文では、ロボットに反応性と安全性を与えるために、モーション生成と制御を 1 つのループで組み合わせたコントローラーを紹介します。
特に、コントローラが現在のロボットの状態を常に認識している閉ループ構成で、可変剛性プロファイルを持つ一次動的システム (DS) の動作計画に従うことを可能にする制御アプローチを提案します。
これにより、ロボットは、望ましい剛性によって決定されるインタラクティブな動作で望ましいパスをたどることができます。
また、閉ループ構成を維持しながら、軌道追跡コントローラーと同様の方法で、ロボットが目的の速度プロファイルに従うことができるようにする 2 つのソリューションも紹介します。
さらに、閉ループ システムの自由運動における漸近安定性だけでなく、環境との相互作用中の受動性を保証するために、エネルギー タンクの概念を活用しています。
開発されたアプローチは、自由動作および物理的相互作用タスクの実行中のパフォーマンスと安全性の観点から、実際のロボット実験だけでなくシミュレーションでも広範囲に評価されています。

要約(オリジナル)

In this paper, we present a controller that combines motion generation and control in one loop, to endow robots with reactivity and safety. In particular, we propose a control approach that enables to follow the motion plan of a first order Dynamical System (DS) with a variable stiffness profile, in a closed loop configuration where the controller is always aware of the current robot state. This allows the robot to follow a desired path with an interactive behavior dictated by the desired stiffness. We also present two solutions to enable a robot to follow the desired velocity profile, in a manner similar to trajectory tracking controllers, while maintaining the closed-loop configuration. Additionally, we exploit the concept of energy tanks in order to guarantee the passivity during interactions with the environment, as well as the asymptotic stability in free motion, of our closed-loop system. The developed approach is evaluated extensively in simulation, as well as in real robot experiments, in terms of performance and safety both in free motion and during the execution of physical interaction tasks.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google