Analysis and Design of Direct Force Control for Robots in Contact with Uneven Surfaces
Julkaisuvuosi
2023
Tekijät
Rosales, Antonio; Heikkilä, Tapio
Tiivistelmä
Robots executing contact tasks are essential in a wide range of industrial processes such as polishing, welding, debugging, drilling, etc. Force control is indispensable in these type of tasks since it is required to keep the interaction force (between the robot and the environment/surface) within acceptable values. In this paper, we present a methodology to analyze and to design the force control system needed to regulate the force as close as possible to the desired value. The proposed methods are presented using a widely used generic contact task consisting of exerting a desired force on the normal direction to the surface while a desired velocity/position is tracked on the tangent direction to the surface. The analysis considers environments/surfaces with certain uneven characteristics, i.e., not perfectly flat. The uneven characteristic is studied using ramp or sinusoidal signals disturbing the position on the normal direction to the surface, and we present how the velocity on the tangent direction is related with the slope of the ramp or the frequency of the sinusoidal disturbance. Then, we provide a method to design the force controller that keeps the force error within desired limits and preserves stability, despite the uneven surface. Furthermore, considering the relation between the disturbance (ramp or sinusoidal) and the tangent velocity, we present a method to compute the maximum velocity for which the task can be executed. Simulations exemplifying and verifying the proposed methods are presented.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti
Volyymi
13
Numero
12
Artikkelinumero
7233
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Ei
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €
2013
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi
2023
Muut tiedot
Tieteenalat
Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.3390/app13127233
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä