Active impedance control of bioinspired motion robotic manipulators : an overview
Active impedance control of bioinspired motion robotic manipulators : an overview
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- dc.contributor.author
- Al-Shuka, Hayder
- Leonhardt, Steffen
- Zhu, Wen-Hong
- Song, Rui
- Ding, Chao
- Li, Yibin
- dc.date.accessioned
- 2025-01-07T16:01:08Z
- dc.date.available
- 2025-01-07T16:01:08Z
- dc.date.issued
- 2018-10-18
- dc.description.abstract - en
- There are two main categories of force control schemes: hybrid position-force control and impedance control. However, the former does not take into account the dynamic interaction between the robot’s end effector and the environment. In contrast, impedance control includes regulation and stabilization of robot motion by creating a mathematical relationship between the interaction forces and the reference trajectories. It involves an energetic pair of a flow and an effort, instead of controlling a single position or a force. A mass-spring-damper impedance filter is generally used for safe interaction purposes. Tuning the parameters of the impedance filter is important and, if an unsuitable strategy is used, this can lead to unstable contact. Humans, however, have exceptionally effective control systems with advanced biological actuators. An individual can manipulate muscle stiffness to comply with the interaction forces. Accordingly, the parameters of the impedance filter should be time varying rather than value constant in order to match human behavior during interaction tasks. Therefore, this paper presents an overview of impedance control strategies including standard and extended control schemes. Standard controllers cover impedance and admittance architectures. Extended control schemes include admittance control with force tracking, variable impedance control, and impedance control of flexible joints. The categories of impedance control and their features and limitations are well introduced. Attention is paid to variable impedance control while considering the possible control schemes, the performance, stability, and the integration of constant compliant elements with the host robot.
- dc.description.abstract-fosrctranslation - fr
- Il existe deux catégories principales de systèmes de contrôle de la force : le contrôle hybride position-force et le contrôle d'impédance. Cependant, le premier ne tient pas compte de l'interaction dynamique entre l'effecteur du robot et l'environnement. En revanche, le contrôle d'impédance comprend la régulation et la stabilisation du mouvement du robot en créant une relation mathématique entre les forces d'interaction et les trajectoires de référence. Elle implique un couple énergétique composé d'un flux et d'un effort, au lieu de contrôler une seule position ou une seule force. Un filtre d'impédance masse-ressort-amortisseur est généralement utilisé à des fins d'interaction sûre. Le réglage des paramètres du filtre d'impédance est important et, si une stratégie inadaptée est utilisée, cela peut conduire à un contact instable. Les êtres humains, en revanche, disposent de systèmes de contrôle exceptionnellement efficaces avec des actionneurs biologiques avancés. Un individu peut manipuler la rigidité de ses muscles pour se conformer aux forces d'interaction. Par conséquent, les paramètres du filtre d'impédance doivent être variables dans le temps plutôt que constants en valeur afin de correspondre au comportement humain pendant les tâches d'interaction. Cet article présente donc une vue d'ensemble des stratégies de contrôle de l'impédance, y compris des schémas de contrôle standard et étendus. Les contrôleurs standard couvrent les architectures d'impédance et d'admittance. Les schémas de contrôle étendus comprennent le contrôle d'admittance avec suivi de force, le contrôle d'impédance variable et le contrôle d'impédance des articulations flexibles. Les catégories de contrôle d'impédance, leurs caractéristiques et leurs limites sont bien présentées. L'attention est portée sur le contrôle de l'impédance variable tout en considérant les schémas de contrôle possibles, la performance, la stabilité et l'intégration d'éléments conformes constants avec le robot hôte. Traduit avec DeepL.com (version gratuite)
- dc.identifier.citation
- Al-Shuka, Hayder F. N., Leonhardt, Steffen, Zhu, Wen-Hong, Song, Rui, Ding, Chao, Li, Yibin, Active Impedance Control of Bioinspired Motion Robotic Manipulators: An Overview, Applied Bionics and Biomechanics, 2018, 8203054, 19 pages, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/8203054
- dc.identifier.doi
- https://doi.org/10.1155/2018/8203054
- dc.identifier.uri
- https://open-science.canada.ca/handle/123456789/3243
- dc.language.iso
- en
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- Wiley
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- Science and technology
- dc.subject - fr
- Sciences et technologie
- dc.subject.en - en
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- dc.subject.fr - fr
- Sciences et technologie
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- Active impedance control of bioinspired motion robotic manipulators : an overview
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- Article
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- Applied Bionics and Biomechanics
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