Simultaneous Position-and-Stiffness Control of Underactuated Antagonistic Tendon-Driven Continuum Robots
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Notice bibliographique
Résumé
Continuum robots have gained widespread popularity due to their inherent compliance and flexibility, particularly their adjustable levels of stiffness for various application scenarios. Despite efforts to dynamic modeling and control synthesis over the past decade, few studies have incorporated stiffness regulation into their feedback control design; however, this is one of the initial motivations to develop continuum robots. This paper addresses the crucial challenge of controlling both the position and stiffness of underactuated continuum robots actuated by antagonistic tendons. We begin by presenting a rigid-link dynamical model that can analyze the open-loop stiffening of tendon-driven continuum robots. Based on this model, we propose a novel passivity-based position-and-stiffness controller that adheres to the non-negative tension constraint. Comprehensive experiments on our continuum robot validate the theoretical results and demonstrate the efficacy and precision of this approach. Note to Practitioners—This paper is motivated by our experience and practical needs in building continuum robotic platforms. Stiffness, flexibility, and accurate configuration regulation are practically important properties for this class of robots. Even though simultaneous position-and-stiffness control is a mature topic for rigid and softly-actuated robots, it remains an open problem for continuum robots with theoretically guaranteed performance. The intention of this paper is to address this situation by proposing a model-based solution for a class of underactuated tendon-driven continuum robots. Hence, we propose an energy-based model and a passivity-based controller to regulate stiffness and configuration concurrently. We believe that this work can be beneficial for academic and industrial research in the context of control algorithms for continuum robots.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle