Kinematic Modeling and Control for an Elephant-Trunk Soft Manipulator Considering Hysteresis

运动学 控制理论(社会学) 执行机构 工作区 计算机科学 前馈 非线性系统 控制工程 工程类 模拟 机器人 人工智能 物理 控制(管理) 经典力学 量子力学
作者
Huai Xiao,Xuzhi Lai,Qingxin Meng,Jinhua She,Edwardo F. Fukushima,Min Wu
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:20 (9): 11318-11328
标识
DOI:10.1109/tii.2024.3403250
摘要

Soft manipulators have been widely developed due to their manipulation safety, design versatility, and motion dexterity. However, accurate kinematic modeling and control of soft manipulators are still challenging due to the complex nonlinear hysteresis in their motion characteristics. This article presents the fabrication of an elephant-trunk-inspired soft manipulator (ESM) using pneumatic bellows actuators (PBAs) and proposes a kinematic modeling and control method considering hysteresis. The ESM contains three soft arms and a pneumatic claw, while each soft arm consists of four PBAs connected in parallel. The forward kinematics of the ESM are modeled using the piecewise constant curvature (PCC) method. The kinematic model of the ESM consists of three parts: actuator space, configuration space, and task space. To address the inability of the PCC method to characterize the nonlinearity of soft materials, the hysteresis of the PBA in the actuator space is modeled using the Prandtl–Ishlinskii model. The inverse kinematic model of the ESM is derived from its forward kinematic model, and on this basis, a feedforward controller is developed to achieve position control of the ESM. The positional workspace of the ESM is analyzed using the Monte Carlo method. The validity of the kinematic model is verified experimentally. Position control and application experiments are conducted to demonstrate the practical application of the ESM.
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
可爱的函函应助真正的man采纳,获得10
刚刚
Xiaoxiao应助如意巧凡采纳,获得10
1秒前
廾匸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
Doris发布了新的文献求助10
2秒前
abllzy发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
东晓发布了新的文献求助10
3秒前
5秒前
5秒前
5秒前
嘉星糖完成签到,获得积分10
5秒前
AlexanderChen发布了新的文献求助10
6秒前
阿仔发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
王帆完成签到,获得积分10
7秒前
诚心以蕊完成签到 ,获得积分10
7秒前
英子爱阿亮完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
11完成签到 ,获得积分20
9秒前
Doris完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
11秒前
11秒前
冷静眼神发布了新的文献求助10
11秒前
乐乐应助英子爱阿亮采纳,获得10
12秒前
weiweiwu12完成签到,获得积分10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
16秒前
LXiao发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
燕子完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
666完成签到,获得积分10
17秒前
zzz完成签到,获得积分10
17秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer 500
ALUMINUM STANDARDS AND DATA 500
Walter Gilbert: Selected Works 500
岡本唐貴自伝的回想画集 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3667729
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3226235
关于积分的说明 9768586
捐赠科研通 2936216
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1608232
邀请新用户注册赠送积分活动 759549
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 735404