A Study of Force and Position Tracking Control for Robot Contact with an Arbitrarily Inclined Plane

Ye, Bosheng; Song, Bao; Li, Zhengyi; Xiong, Shuo; Tang, Xiaoqi

doi:10.5772/55086

Cited by 8 publications

(3 citation statements)

References 19 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…There are other works using similar simultaneous force and position control methods for: keeping contact with an arbitrarily inclined plane [8], cleaning a planar surface through demonstration [9], or haptic exploration of unknown surfaces with discontinuities in a 2 dimensional space/motion [10].…”

Section: A Related Workmentioning

confidence: 99%

Automation of Train Cab Front Cleaning With a Robot Manipulator

Moura

Mccoll

Taykaldiranian

et al. 2018

IEEE Robot. Autom. Lett.

View full text Add to dashboard Cite

In this letter we present a control and trajectory tracking approach for wiping the train cab front panels, using a velocity controlled robotic manipulator and a force/torque sensor attached to its end effector, without using any surface model or vision-based surface detection. The control strategy consists in a simultaneous position and force controller, adapted from the operational space formulation, that aligns the cleaning tool with the surface normal, maintaining a set-point normal force, while simultaneously moving along the surface. The trajectory tracking strategy consists in specifying and tracking a two dimensional path that, when projected onto the train surface, corresponds to the desired pattern of motion. We first validated our approach using the Baxter robot to wipe a highly curved surface with both a spiral and a raster scan motion patterns. Finally, we implemented the same approach in a scaled robot prototype, specifically designed by ourselves to wipe a 1/8 scaled version of a train cab front, using a raster scan pattern.

show abstract

Section: A Related Workmentioning

confidence: 99%

Automation of Train Cab Front Cleaning With a Robot Manipulator

Moura

Mccoll

Taykaldiranian

et al. 2018

IEEE Robot. Autom. Lett.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The visual sensor recognizes the marked path on the wheel, and the force servo controls the robot tool to maintain constant contact with the path normal. Considering the limitations of the application scenarios of vision sensors, Ye et al (2013) proposed an adaptive impedance control method, which realizes the simultaneous control of normal force and position on an inclined plane. In addition, this method can avoid the influence of friction on posture adjustments.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Robotic direct grinding for unknown workpiece contour based on adaptive constant force control and human–robot collaboration

Zhao

Xiao

Liu

et al. 2022

View full text Add to dashboard Cite

Purpose In customized production such as plate workpiece grinding, because of the diversity of the workpiece shapes and the positional/orientational clamping errors, great efforts are taken to repeatedly calibrate and program the robots. To change this situation, the purpose of this study is to propose a method of robotic direct grinding for unknown workpiece contour based on adaptive constant force control and human–robot collaboration. Design/methodology/approach First, an adaptive constant force controller based on stiffness estimation is proposed, which can distinguish the contact of the human hand and the unknown workpiece contour. Second, a normal vector search algorithm is developed to calculate the normal vector of the unknown workpiece contour in real-time. Finally, the force and position are controlled in the calculated normal and tangential directions to realize the direct grinding. Findings The method considers the disturbance of the tangential grinding force and the friction, so the robot can track and grind the workpiece contour simultaneously. The experiments prove that the method can ensure the force error and the normal vector calculating error within 0.3 N and 4°. This human–robot collaboration pattern improves the convenience of the grinding process. Research limitations/implications The proposed method realizes constant force grinding of unknown workpiece contour in real-time and ensures the grinding consistency. In addition, combined with human–robot collaboration, the method saves the time spent in repeated calibration and programming. Originality/value Compared with other related research, this method has better accuracy and anti-disturbance capability of force control and normal vector calculation during the actual grinding process.

show abstract

“…΄Ενα συνηθισµένο παράδειγµα αβεβαιοτήτων που σχετίζονται µε την επιφάνεια επαφής είναι η µη ακριβής γνώση του κάθετου διανύσµατος η οποία και επηρεάζει άµεσα τον έλεγχο του µέτρου της ασκούµενης κάθετης δύναµης, ο οποίος και υλοποιείται προφανώς στην κατεύθυνση του παραπάνω διανύσµατος. Εργασίες που προτείνουν νόµους ελέγχου που αντιµετωπίζουν αβεβαιότητες όπως οι παραπάνω είναι οι [24][25][26][27][28][29][30] και [31].…”

Section: εισαγωγήunclassified

Έλεγχος Εξασφάλισης Κύλισης Σε Σφαιρικά Ρομποτικά Ακροδάκτυλα

Δρούκας¹

View full text Add to dashboard Cite

Όπως στην περίπτωση του ανθρώπου έτσι και στην περίπτωση των δακτύλων ενός ρομποτικού χεριού, η κίνηση μέσω κύλισης των ακροδακτύλων είναι καθοριστική για την επίτευξη της ευσταθούς σύλληψης και του ομαλού χειρισμού ενός αντικειμένου από το ρομποτικό χέρι. Σε αντίθεση με μια κίνηση ολίσθησης πάνω στην επιφάνεια με την οποία έρχεται σε επαφή το ρομποτικό δάκτυλο, η κύλιση του ακροδακτύλου βοηθάει στην ακριβέστερη τοποθέτησή του πάνω στην επιφάνεια αυτή, συμβάλλοντας έτσι στον ομαλότερο συνολικά χειρισμό του εκάστοτε αντικειμένου όπως για παράδειγμα η μετακίνηση ή η περιστροφή του. Στην υπάρχουσα βιβλιογραφία, οι περισσότεροι ελεγκτικοί νόμοι που έχουν προταθεί σχεδιάζονται με βάση ένα εξιδανικευμένο μοντέλο του συστήματος ρομποτικού δακτύλου - επιφάνειας επαφής. Το μοντέλο αυτό περιλαμβάνει ενσωματωμένους τους δεσμούς κύλισης του ακροδακτύλου, με αποτέλεσμα η κίνηση κύλισης να θεωρείται επί της ουσίας ως κάτι δεδομένο και εκ των προτέρων εξασφαλισμένο. Στην πραγματικότητα φυσικά το παραπάνω δεν ισχύει, καθώς οι εκάστοτε υπάρχουσες συνθήκες τριβής που εξαρτώνται από τα υλικά του ακροδακτύλου και της επιφάνειας μπορεί να ευνοούν λίγο ή και καθόλου την κύλιση του πρώτου πάνω στην δεύτερη. Έτσι στις περιπτώσεις αυτές, οι παραπάνω ελεγκτικές μεθοδολογίες είναι πολύ πιθανό να οδηγήσουν το ακροδάκτυλο σε μια κίνηση που θα αποτελείται από συνδυασμένη κύλιση και ολίσθηση ή ακόμη και μόνον από ολίσθηση. Στην διδακτορική αυτή διατριβή, η εξασφάλιση της κύλισης του ακροδακτύλου πάνω σε μια επιφάνεια επαφής δεν θεωρείται δεδομένη από πριν, αλλά λαμβάνεται υπόψιν ως ένας επιπλέον στόχος ελέγχου. Οι ελεγκτές που προτείνονται επιτυγχάνουν την διασφάλιση της κύλισης του σφαιρικού άκρου ενός ρομποτικού δακτύλου σε μια οποιαδήποτε επιφάνεια με άγνωστες ή και μη ευνοϊκές συνθήκες τριβής, συνδυάζοντας παράλληλα την επίτευξη του ευρέως διαδεδομένου στη ρομποτική ελέγχου της θέσης του ακροδακτύλου και του μέτρου της ασκούμενης από αυτό κάθετης δύναμης. Σχεδιάζονται ελεγκτές οι οποίοι είτε βασίζονται στην γνώση του μοντέλου του ρομποτικού δακτύλου (model based control), είτε δεν απαιτούν καμία τέτοια πληροφορία (model free control). Για την σχεδίαση των τελευταίων χρησιμοποιείται η Μέθοδος Ελέγχου Προδιαγεγραμμένης Επίδοσης (Prescribed Performance Control Methodology). Για όλους τους προτεινόμενους ελεγκτές, παρουσιάζεται η θεωρητική σχεδίαση και η προσομοιακή τους αξιολόγηση που αποδεικνύουν την εξασφάλιση του βασικότερου ελεγκτικού μας στόχου, δηλαδή της κύλισης του ρομποτικού ακροδακτύλου πάνω στην επιφάνεια επαφής, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις παρουσιάζονται επιπροσθέτως και πειραματικά αποτελέσματα που ενισχύουν ακόμα περισσότερο την αποτελεσματικότητα των αντίστοιχων προτεινόμενων ελεγκτών. Τέλος, η εξασφάλιση της κύλισης του ακροδακτύλου μέσω ενός από τους προτεινόμενους ελεγκτές αξιοποιείται για την εφαρμογή κατάλληλης εφαπτομενικής δύναμης ώστε να επιτευχθεί ο επιθυμητός χειρισμός χωρίς σύλληψη ενός αντικειμένου από ένα ρομποτικό δάκτυλο. Ειδικότερα, παρουσιάζεται μέσω προσομοιώσεων η επιτυχής μετακίνηση ή/και περιστροφή ενός επίπεδου και ενός κυλινδρικού αντικειμένου μέσω χειρισμού χωρίς σύλληψη από ένα ρομποτικό δάκτυλο με εκμετάλλευση της κύλισης του άκρου του πάνω στο εκάστοτε αντικείμενο.

show abstract

A Study of Force and Position Tracking Control for Robot Contact with an Arbitrarily Inclined Plane

Cited by 8 publications

References 19 publications

Automation of Train Cab Front Cleaning With a Robot Manipulator

Automation of Train Cab Front Cleaning With a Robot Manipulator

Robotic direct grinding for unknown workpiece contour based on adaptive constant force control and human–robot collaboration

Έλεγχος Εξασφάλισης Κύλισης Σε Σφαιρικά Ρομποτικά Ακροδάκτυλα

Contact Info

Product

Resources

About