Closed-Loop Control of Variable Stiffness Actuated Robots via Nonlinear Model Predictive Control

IEEE Access, 2015

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1109/access.2015.2418157
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Variable stiffness actuation has recently attracted great interest in robotics, especially in areas involving a high degree of human-robot interaction. After investigating various design approaches for variable stiffness actuated (VSA) robots, currently the focus is shifting to the control of these systems. Control of VSA robots is challenging due to the intrinsic nonlinearity of their dynamicsdynamics and the need to satisfy constraints on input and state variables. Contrary to the partially open-loop state-of-the-art approaches, in this paper, we present a close-loop control framework for VSA robots leveraging recent increases in computational resources and advances in optimization algorithms. In particular, we generate reference trajectories by means of open-loop optimal control, and track these trajectories via nonlinear model predictive control in a closed-loop manner. In order to show the advantages of our proposed scheme with respect to the previous (partially open-loop) ones, extensive simulation and real-world experiments were conducted using a two link planar manipulator for a ball throwing task. The results of these experiments indicate that the closed-loop scheme outperforms the partially open loop one due to its ability to compensate for model uncertainties and external disturbances, while satisfying the imposed constraints.