Decoupled control of a variable stiffness actuator for assistive robots Articles uri icon

publication date

  • February 2016

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  • 80

end page

  • 91

issue

  • 1

volume

  • 13

International Standard Serial Number (ISSN)

  • 1697-7912

abstract

  • [Abstract] The variable stiffness actuators are devices that change the position and stiffness of a robot simultaneously. In recent years have been designed and developed many devices of this type, hoping to ensure safety in human-robot interaction and improve the dynamic performance of robots. In this article, we present the control of a variable stiffness actuator with serial configuration. The control strategy is based on feedback linearization and adjustment of two linear controllers. This allows the control, independently, of the stiffness and the equilibrium position of the joint. Finally, the behavior of this device within the assistive robot ASIBOT, is simulated in order to assess: the controller performance, changes in the dynamics of the robot and possible advantages of a level of safety during physical interaction human-robot. [Resumen] Los actuadores de rigidez variable son dispositivos que permiten cambiar la posición y rigidez articular de un robot en forma simultánea. En los últimos años se han diseñado y desarrollado muchos dispositivos de este tipo, con la esperanza de favorecer la seguridad en la interacción humano-robot y mejorar el rendimiento dinámico de los robots. En este artículo se presenta el desarrollo de un controlador para un actuador de rigidez variable de configuración serie. La estrategia de control se basa en la linealización por realimentación y el ajuste de dos controladores lineales. Esta estrategia permite el seguimiento de referencias de posición y rigidez articular de forma simultánea y desacoplada. Además, se realizan simulaciones en las que se incorpora este dispositivo dentro del robot asistencial ASIBOT, a fin de evaluar el desempeño del controlador, los cambios en la dinámica del robot y las posibles ventajas que tendrá la inclusión del mismo a nivel de seguridad en la interacción física humano-robot.

keywords

  • robot control; nonlinear systems; feedback linearization; man/machine interation; pneumatic artificial muscles; manipulation; design; joints