A Nonlinear Optimal Control Approach for a Lower-Limb Robotic Exoskeleton

The use of robotic limb exoskeletons is growing fast either for rehabilitation purposes or in an aim to enhance human ability for lifting heavy objects or for walking for long distances without fatigue. The paper proposes a nonlinear optimal control approach for a lower-limb robotic exoskeleton. The method has been successfully tested so far on the control problem of several types of robotic manipulators and this paper shows that it can also provide an optimal solution to the control problem of limb robotic exoskeletons. To implement this control scheme, the state-space model of the lower-limb robotic exoskeleton undergoes first approximate linearization around a temporary operating point, through first-order Taylor series expansion and through the computation of the associated Jacobian matrices. To select the feedback gains of the H-infinity controller an algebraic Riccati equation is solved at each time-step of the control method. The global stability properties of the control loop are proven through Lyapunov analysis. Finally, to implement state estimation-based feedback control, the H-infinity Kalman Filter is used as a robust state estimator

Manipulador aéreo con brazos antropomórficos de articulaciones flexibles

[Resumen] Este artículo presenta el primer robot manipulador aéreo con dos brazos antropomórficos diseñado para aplicarse en tareas de inspección y mantenimiento en entornos industriales de difícil acceso para operarios humanos. El robot consiste en una plataforma aérea multirrotor equipada con dos brazos antropomórficos ultraligeros, así como el sistema de control integrado de la plataforma y los brazos. Una de las principales características del manipulador es la flexibilidad mecánica proporcionada en todas las articulaciones, lo que aumenta la seguridad en las interacciones físicas con el entorno y la protección del propio robot. Para ello se ha introducido un compacto y simple mecanismo de transmisión por muelle entre el eje del servo y el enlace de salida. La estructura en aluminio de los brazos ha sido cuidadosamente diseñada de forma que los actuadores estén aislados frente a cargas radiales y axiales que los puedan dañar. El manipulador desarrollado ha sido validado a través de experimentos en base fija y en pruebas de vuelo en exteriores.Ministerio de Economía y Competitividad; DPI2014-5983-C2-1-

Proceedings of the 2018 Canadian Society for Mechanical Engineering (CSME) International Congress

Published proceedings of the 2018 Canadian Society for Mechanical Engineering (CSME) International Congress, hosted by York University, 27-30 May 2018