内側トルク・速度フィードバックループを備えたロボットのインピーダンス制御と受動性解析
Robot Impedance Control and Passivity Analysis with Inner Torque and Velocity Feedback Loops
内側ループの帯域幅やフィルタ・サンプリング周波数がインピーダンス制御の安定領域と受動性に与える影響を解析し、トルクループと正の速度フィードバックで帯域を拡大する設計法を提案した論文。
著者: Michele Focchi, Gustavo A. Medrano-Cerda, Thiago Boaventura, Marco Frigerio, Jonas Buchli, Darwin G. Caldwell, Claudio Semini
分類: eess.SY, cs.RO, cs.SY
原文アブストラクト
Impedance control is a well-established technique to control interaction forces in robotics. However, real implementations of impedance control with an inner loop may suffer from several limitations. Although common practice in designing nested control systems is to maximize the bandwidth of the inner loop to improve tracking performance, it may not be the most suitable approach when a certain range of impedance parameters has to be rendered. In particular, it turns out that the viable range of stable stiffness and damping values can be strongly affected by the bandwidth of the inner control loops (e.g. a torque loop) as well as by the filtering and sampling frequency. This paper provides an extensive analysis on how these aspects influence the stability region of impedance parameters as well as the passivity of the system. This will be supported by both simulations and experimental data. Moreover, a methodology for designing joint impedance controllers based on an inner torque loop and a positive velocity feedback loop will be presented. The goal of the velocity feedback is to increase (given the constraints to preserve stability) the bandwidth of the torque loop without the need of a complex controller.
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