Control de Actuadores Ajustables y Cumplidores
Autores: Misgeld, Berno J.E.; Gerlach-Hahn, Kurt; Rüschen, Daniel; Pomprapa, Anake; Leonhardt, Steffen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2014
Acceso abierto
Artículo científico
2014
Control de Actuadores Ajustables y Cumplidores
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Cumplimiento ajustable
Actuadores de rigidez variable
Robótica de rehabilitación
Sistemas de actuadores flexibles
Controlador basado en impedancia
Control por retroalimentación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los actuadores de cumplimiento ajustable o de rigidez variable comprenden un elemento adicional para desacoplar el actuador del carga de manera elástica y se aplican cada vez más a sistemas robóticos centrados en el ser humano. Las ventajas de tales actuadores son de suma importancia en la robótica de rehabilitación, donde los requisitos exigen una interacción segura entre el sistema de terapia y el paciente. Los sistemas de actuadores elásticos permiten minimizar las grandes fuerzas de contacto que surgen, por ejemplo, de la espasticidad muscular y tienen la capacidad de almacenar y liberar energía periódicamente en movimientos cíclicos. Para superar la pérdida de ancho de banda introducida por el elemento elástico y garantizar un mayor rango en la generación de fuerza/torque, nuevos diseños de actuadores consideran elementos de rigidez variable o no lineales, respectivamente. Estos componentes no solo pueden adaptarse a la velocidad de marcha o a la condición del paciente, sino que también implican desafíos adicionales para el control de retroalimentación. Este artículo presenta un nuevo método de diseño para un controlador basado en impedancia que cumple con los objetivos de control y compara el rendimiento y la robustez con un enfoque de control en cascada clásico. El nuevo procedimiento se desarrolla utilizando un diseño de controlador positivo-real no estándar y se aplica a un enfoque de modelado de lazo. Se diseñan controladores óptimos de norma robusta con respecto a la pasividad de la función de transferencia de impedancia de carga del actuador y al problema de control servo. Los diseños de controladores en cascada clásicos y positivos-reales se validan y comparan en simulaciones y en un banco de pruebas utilizando un elemento elástico pasivo de rigidez variable.
Descripción
Los actuadores de cumplimiento ajustable o de rigidez variable comprenden un elemento adicional para desacoplar el actuador del carga de manera elástica y se aplican cada vez más a sistemas robóticos centrados en el ser humano. Las ventajas de tales actuadores son de suma importancia en la robótica de rehabilitación, donde los requisitos exigen una interacción segura entre el sistema de terapia y el paciente. Los sistemas de actuadores elásticos permiten minimizar las grandes fuerzas de contacto que surgen, por ejemplo, de la espasticidad muscular y tienen la capacidad de almacenar y liberar energía periódicamente en movimientos cíclicos. Para superar la pérdida de ancho de banda introducida por el elemento elástico y garantizar un mayor rango en la generación de fuerza/torque, nuevos diseños de actuadores consideran elementos de rigidez variable o no lineales, respectivamente. Estos componentes no solo pueden adaptarse a la velocidad de marcha o a la condición del paciente, sino que también implican desafíos adicionales para el control de retroalimentación. Este artículo presenta un nuevo método de diseño para un controlador basado en impedancia que cumple con los objetivos de control y compara el rendimiento y la robustez con un enfoque de control en cascada clásico. El nuevo procedimiento se desarrolla utilizando un diseño de controlador positivo-real no estándar y se aplica a un enfoque de modelado de lazo. Se diseñan controladores óptimos de norma robusta con respecto a la pasividad de la función de transferencia de impedancia de carga del actuador y al problema de control servo. Los diseños de controladores en cascada clásicos y positivos-reales se validan y comparan en simulaciones y en un banco de pruebas utilizando un elemento elástico pasivo de rigidez variable.