Underactuated robots are characterized by a larger number of degrees of freedom than actuators and if they are designed with a specific mass distribution, they can be controlled by means of differential flatness theory. This structural property enables the development of lightweight and cost-effective robotic systems with enhanced dexterity. However, a key challenge lies in managing the passive joints, whose control demands precise and comprehensive dynamic modeling of the system. To simplify dynamic models, particularly for low-speed trajectories, friction is often neglected. While this assumption simplifies analysis and control design, it introduces residual oscillations of the end-effector about the target position. In this paper, the possibility of using optimal control along with differential flatness control is investigated to improve the tracking of the planned trajectories. First, the study was carried out through formal analysis, and then, it was validated by means of numerical simulations. Results highlight that optimal control can be used to plan the flat variables considering different (quadratic) performance indices: control effort, i.e. motor torque, and potential energy of the considered underactuated joint. Moreover, the minimization of potential energy can be used to design motion laws that are robust against variation of the stiffness and damping of the underactuated joint, thus reducing oscillations in the case of stiffness/damping mismatch.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

空间模块化机器人自重构机理与算法研究现状
专知会员服务
15+阅读 · 1月31日
《拥挤与受限环境下机器人集群协同控制》150页
专知会员服务
22+阅读 · 2025年5月4日
无人机集群编队自主协同控制方法综述
专知会员服务
76+阅读 · 2024年4月15日
《多智能体机器人装配规划算法》斯坦福195页博士论文
专知会员服务
42+阅读 · 2022年11月24日
【干货书】机器人元素Elements of Robotics ,311页pdf
专知会员服务
39+阅读 · 2021年4月16日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
【智能制造】美欧航天制造智能化发展分析
产业智能官
12+阅读 · 2019年6月6日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
15+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
15+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员