Upravljanje silom mišićno-koštanog manipulatora pogonjenog spiralnim motorom

This paper presents force control of musculoskeletal manipulator driven by spiral motors. The kinematic and dynamic properties are shown to address the presence of ennvironmental contact with the manipulator. From this contact, the force control schemes were explored, by comparing between monoarticular-only structure and biarticular structure manipulator. Force control schemes were divided into independent muscle control, end effector step force command, and muscular viscoelasticity control. The results show advantages of biarticular actuation compared to monoarticular-only actuation in the feasibility of magnetic levitation (gap) control alongside force control.U ovome radu predstavljeno je upravljanje silom mišićno-koštanog manipulatora pogonjenog spiralnim motorom. Kinematička i dinamička svojstva prikazuju prisutnost kontakta manipulatora s okolinom. Na temelju kontakta istraženo je upravljanje silom usporedbom jednozglobne i dvozglobne strukture manipulatora. Upravljanje silom podijeljeno je u neovisno upravljanje mišićima, upravljanje alatom manipulatora (eng. end effector) i upravljanje mišićnom viskoelastičnosti. Rezultati pokazuju prednost dvozglobne strukture u odnosu na jednozglobnu u smislu izvedivosti upravljanja magnetskom levitacijom pored upravljanja silom

Design for Sensorless Force Control of Flexible Robot by Using Resonance Ratio Control Based on Coefficient Diagram Method

Generally, the flexible robot system can be modeled as the two-mass system which consists of a motor and load connected by a spring. Thus, its elasticity causes resonance in the system. By using the conventional PID controller, this method cannot perform well in this situation. Much research has proceeded with the aim of reducing vibration. A new effective control method, the resonance ratio control, has been introduced as a new way to guarantee the robustness and suppress the oscillation during task executions for a position and force control. In this paper, three techniques are proposed for improving the performance of resonance ratio control. Firstly, a new multi encoder based disturbance observer (MEDOB) is shown to estimate the disturbance force on the load side. The proposed observer is not necessary to identify the nominal spring coefficient. Secondly, coefficient diagram method (CDM) has been applied to calculate a new gain of the force controller. A new resonance ratio gain has been presented as 2.0. Finally, the MEDOB and load side disturbance observer (LDOB) are employed to identify a spring coefficient of flexible robot system. By using the proposed identification method, it is simple to identify the spring coefficient and easy to implement in the real flexible robot system. The effectiveness of the proposed identification method is verified by simulation and experimental results.Općenito, sustav fleksibilnog robota može se modelirati kao dvomaseni sustav koji se sastoji od motora i tereta povezanih oprugom. Rezonancija sustava posljedica je elastičnosti opruge. Korištenje konvencionalnog PID regulatora ne daje zadovoljavajuće performanse u ovoj situaciji. Provedena su mnoga istraživanja s ciljem smanjenja vibracija. Tako je uvedena nova učinkovita metoda upravljanja, upravljanje omjerom rezonancija, kao novi način da se osigura robusnost i priguše oscilacije tijekom izvršavanja zadatka putem upravljanja pozicijom i silom. U ovom radu predložene su tri tehnike za poboljšanje performansi upravljanja omjerom rezonancija. Prvo, pokazano je kako novi observer poremećaja temeljen na više enkodera (MEDOB) estimira poremećajnu silu na strani tereta. Predloženi observer nije nužan za identifikaciju nominalnog koeficijenta opruge. Drugo, metoda koeficijentnog dijagrama (CDM) je primijenjena za proračun novog pojačanja regulatora sile. Iznos 2.0 je odre.en kao novo pojačanje omjera rezonancija. Konačno, MEDOB i observer poremećaja na strani tereta (LDOB) korišteni su za identifikaciju koeficijenta opruge sustava fleksibilnog robota. Predložena metoda identifikacije jednostavna je za implementaciju na stvarni sustav, te se pomoću nje jednostavno identificira koeficijent opruge. Učinkovitost predložene metode identifikacije provjerena je simulacijski i eksperimentalno