Dynamic control of soft continuum robots (SCRs) holds great potential for expanding their applications, but remains a challenging problem due to the high computational demands of accurate dynamic models. While data-driven approaches like Koopman-operator-based methods have been proposed, they typically lack adaptability and cannot reconstruct the full robot shape, limiting their applicability. This work introduces a real-time-capable nonlinear model-predictive control (MPC) framework for SCRs based on a domain-decoupled physics-informed neural network (DD-PINN) with adaptable bending stiffness. The DD-PINN serves as a surrogate for the dynamic Cosserat rod model with a speed-up factor of up to 44,000. It is also used within an unscented Kalman filter for estimating the model states and bending compliance from end-effector position measurements. We implement a nonlinear evolutionary MPC running at 70 Hz on the GPU. In simulation, it demonstrates accurate tracking of dynamic trajectories and setpoint control with end-effector position errors below 3 mm (2.3\% of the actuator's length). In real-world experiments, the controller achieves similar accuracy and accelerations up to 3.55 m/s2.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

航天器非脆弱控制理论及应用研究进展
专知会员服务
10+阅读 · 2025年7月8日
Robotaxi的商业模式前景展望
专知会员服务
17+阅读 · 2024年9月21日
基于脉冲神经网络的机器人智能控制研究进展
专知会员服务
25+阅读 · 2024年9月15日
基于神经网络的机器人学习与控制:回顾与展望
专知会员服务
33+阅读 · 2023年9月10日
专知会员服务
66+阅读 · 2021年4月22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
ICLR 2019论文解读:深度学习应用于复杂系统控制
机器之心
11+阅读 · 2019年1月10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
Fully-Convolutional Siamese Networks for Object Tracking论文笔记
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2018年10月12日
【AAAI专题】论文分享:以生物可塑性为核心的类脑脉冲神经网络
中国科学院自动化研究所
15+阅读 · 2018年1月23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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
9+阅读 · 6月15日
相关基金
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员