Adaptive Online Learning and Robust 3-D Shape Servoing of Continuum and Soft Robots in Unstructured Environments

机器人 软机器人 计算机科学 人工智能 控制工程 自适应控制 控制理论(社会学) 控制器(灌溉) 先验与后验 工程类 农学 生物 认识论 哲学 控制(管理)
作者
Yiang Lu,Wei Chen,Bo Lu,Jianshu Zhou,Zhi Chen,Qi Dou,Yunhui Liu
出处
期刊:Soft robotics [Mary Ann Liebert]
卷期号:11 (2): 320-337 被引量:8
标识
DOI:10.1089/soro.2022.0158
摘要

In this article, we present a novel and generic data-driven method to servo-control the 3-D shape of continuum and soft robots based on proprioceptive sensing feedback. Developments of 3-D shape perception and control technologies are crucial for continuum and soft robots to perform tasks autonomously in surgical interventions. However, owing to the nonlinear properties of continuum robots, one main difficulty lies in the modeling of them, especially for soft robots with variable stiffness. To address this problem, we propose a versatile learning-based adaptive shape controller by leveraging proprioception of 3-D configuration from fiber Bragg grating (FBG) sensors, which can online estimate the unknown model of continuum robot against unexpected disturbances and exhibit an adaptive behavior to the unmodeled system without priori data exploration. Based on a new composite adaptation algorithm, the asymptotic convergences of the closed-loop system with learning parameters have been proven by Lyapunov theory. To validate the proposed method, we present a comprehensive experimental study using two continuum and soft robots both integrated with multicore FBGs, including a robotic-assisted colonoscope and multisection extensible soft manipulators. The results demonstrate the feasibility, adaptability, and superiority of our controller in various unstructured environments, as well as phantom experiments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
儒雅猕猴桃完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
萌萌哒完成签到,获得积分10
1秒前
111发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
默默海露发布了新的文献求助10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
炒米粉完成签到,获得积分10
2秒前
尘世迷途小书童完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
勤劳的沛山完成签到 ,获得积分10
2秒前
豆豆完成签到,获得积分10
2秒前
小石发布了新的文献求助10
2秒前
AE86完成签到,获得积分10
2秒前
如意修洁完成签到 ,获得积分20
2秒前
4秒前
hyf567完成签到,获得积分10
4秒前
开灯人和关灯人完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
萌小鱼完成签到 ,获得积分10
4秒前
HYLynn完成签到,获得积分10
5秒前
王小茗完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
麻辣烫完成签到 ,获得积分10
6秒前
入袍完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
隐形曼青应助聪慧的远山采纳,获得10
7秒前
NexusExplorer应助ayan采纳,获得10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
nature应助QQ采纳,获得10
7秒前
天气预报完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
暖暖完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
唠叨的大门完成签到,获得积分10
9秒前
无名应助yong采纳,获得20
9秒前
Sean完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Building Quantum Computers 800
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Natural Product Extraction: Principles and Applications 500
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5665118
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4875227
关于积分的说明 15112135
捐赠科研通 4824320
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2582694
邀请新用户注册赠送积分活动 1536665
关于科研通互助平台的介绍 1495279