DE102009057285A1

DE102009057285A1 - Impedanzsteuerung im Gelenkraum für sehnengetriebene Manipulatoren

Info

Publication number: DE102009057285A1
Application number: DE102009057285A
Authority: DE
Inventors: Matthew J. Oxford Reiland; Robert Houston Platt; Charles W. Birmingham Wampler II.; Muhammad E. Houston Abdallah; Brian Dickerson Hargrave
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: US8060250B2; US20100152898A1; DE102009057285B4; JP2010149274A; JP2015163429A

Abstract

Ein System und Verfahren zur Steuerung von sehnengetriebenen Manipulatoren, die eine Steuerung von Gelenkdrehmomenten oder Gelenkimpedanzen ohne ein Induzieren einer dynamischen Kopplung zwischen Gelenken bereitstellen. Das Verfahren umfasst, dass Sehnenreferenzpositionen oder Motorbefehle berechnet werden, indem ein Drehmomentfehler unter Verwendung einer einzigen linearen Operation in einen Sehnenpositionsraum abgebildet wird. Das Verfahren berechnet diesen Drehmomentfehler unter Verwendung erfasster Sehnenspannungen und eines Referenzdrehmoments und einer internen Spannung. Das Verfahren kann verwendet werden, um eine Gelenkimpedanz zu steuern, indem das Referenzdrehmoment auf der Grundlage eines Gelenkpositionsfehlers berechnet wird. Das Verfahren begrenzt minimale und maximale Sehnenspannungen, indem der Drehmomentfehler in den Sehnenspannungsraum abgebildet wird und er dann zurück in den Gelenkraum abgebildet wird.

Description

AUSSAGE HINSICHTLICH VON DER REGIERUNG GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Die hier beschriebene Erfindung kann von der oder für die US-Regierung zu Zwecken der US-Regierung (d. h. nicht kommerziellen Zwecken) hergestellt und verwendet werden, ohne dass darauf oder dafür Gebühren zu entrichten sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zum Steuern eines sehnengetriebenen Manipulators unter Verwendung einer Regelung. Insbesondere werden der Gelenkwinkel und das Drehmoment in den Gelenken des Manipulators auf eine derartige Weise gesteuert, dass gekoppelte transiente Gelenkbewegungen verringert werden und eine unabhängige Bewegung der Gelenke ermöglicht wird.
2. Erörterung der verwandten Technik
Geschickte Robotersysteme umfassen typischerweise Roboterarme und -hände, die zum Greifen und Manipulieren von Objekten oder Teilen bei einer Montage oder anderen Anwendungen dienen. Der Begriff ”Robotermanipulator” wird verwendet, um einen oder mehrere Roboterarme und -hände vollständig oder teilweise zu beschreiben. Sehnengetriebene Robotermanipulatoren sind Robotermanipulatoren, die unter Verwendung von Sehnen oder Kabeln betätigt werden, welche ermöglichen, dass die Stellglieder außerhalb des Teils des Manipulators, der gesteuert wird, angeordnet sind. Sehnen-Kraftübertragungen werden häufig verwendet, um distale Gelenke in Robotermanipulatoren zu betätigen. Sie können Kraft/Gewichts-Verhältnisse verbessern, indem sie ermöglichen, dass Stellglieder näher an der Basis des Manipulators angeordnet werden. Auch geben sie dem Mechanikkonstrukteur mehr Flexibilität bei der Stellgliedauswahl. Wenn der Manipulator beispielsweise ein sehnengetriebener Finger in einer menschenähnlichen Roboterhand ist, sind die Stellglieder typischerweise im Unterarmbereich des Roboterarms angeordnet. In diesem Fall verlaufen Sehnen von den Unterarmstellgliedern zu den Fingern, an denen sie angebracht sind.
Es ist manchmal der Fall, dass die Sehnenanzahl in einem sehnengetriebenen Manipulator mit einer entsprechenden Bewegung durch mehrere Sehnen verbunden ist. Dies ist der Fall bei ”n + 1”-Sehnenanordnungen, bei denen n + 1-Sehnen n Gelenke bidirektional betätigen. n + 1-Sehnenanordnungen sind nützlich, da sie eine bidirektionale Gelenkbetätigung mit einer minimalen Anzahl von Stellgliedern ermöglichen. Dies stellt jedoch eine zusätzliche Steuerungsbelastung dar, da die resultierende physikalische Kopplung zwischen Sehnen und Gelenken in dem Steuerungssystem entkoppelt werden muss. Während einer Steuerung müssen die Stellglieder mehrere Sehnen derart bewegen, dass die Sehnen nicht gedehnt werden oder reißen, wenn sich die Manipulatorgelenke bewegen. Für eine Gelenkbewegung sind mehrere Sehnenbewegungen notwendig, um die Gelenkbewegung durchzuführen. Folglich gibt es eine komplexe Bewegung zwischen einer Gelenkbewegung und einer Sehnenbewegung.
Bekannte Steuerungsschemata zum Steuern der Stellglieder, welche die Sehnen betätigen, sind typischerweise hierarchisch. Jedes Stellglied ist mit einem einzelnen Controller verbunden, der die Position einer einzelnen Sehne oder die Kraft, die von einer einzelnen Sehne aufgebracht wird, steuert. Ein Controller auf höherer Ebene sendet Befehle an jeden der Einzelsehnen-Controller, um eine spezielle Gelenkbewegung oder ein spezielles Drehmoment zu realisieren. Wenn dieser hierarchische Steuerungsansatz verwendet wird, verursachen die Dynamiken der Controller auf unterer Ebene gekoppelte Gelenkbewegungen. Weil mit anderen Worten jeder Controller auf unterer Ebene eine einzige Sehne steuert, und die Bewegung einer einzigen Sehne bewirkt, dass sich mehrere Gelenke bewegen, verursachen die Dynamiken der Controller auf unterer Ebene gekoppelte Gelenkbewegungen. Als Folge dieser Kopplung können sich mehrere Gelenke bewegen, wenn die Bewegung nur eines einzigen Gelenks gewünscht ist. Folglich treten in dem Robotermanipulator ungewünschte Bewegungen auf.
Es ist häufig wünschenswert, eine Gelenkfederung und ein Drehmoment bei sehnengetriebenen Manipulatoren zu steuern. Dies trifft speziell für Roboterhände zu, bei denen die sehnengetriebenen Manipulatoren Finger sind. Bei diesen Anwendungen ist eine präzise Steuerung der Dynamiken der Kräfte, die von den Fingern auf die Umgebung aufgebracht werden, vorrangig. Zum Beispiel ist eine Federungssteuerung in den Gelenken der Roboterfinger eine effektive Weise, um die Finger um ein Objekt herum zu legen, wodurch der Kontaktoberflächenbereich maximiert und der Griff verbessert wird. Alternativ kann ein Roboter ein Objekt fester greifen und hochheben, wenn die Kontaktkräfte genau gesteuert werden. Bei diesen Anwendungen ist es essentiell, Gelenkpositionen und Kräfte unabhängig und auf dynamisch genaue Weise zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es werden ein System und ein Verfahren zum Steuern des Gelenkdrehmoments und der Gelenkimpedanz eines sehnengetriebenen Robotermanipulators offenbart. Das Verfahren umfasst, dass Sehnenreferenzpositionen oder Motorbefehle berechnet werden, indem ein Drehmomentfehler unter Verwendung einer einzigen linearen Operation in einen Sehnenpositionsraum abgebildet wird. Das Verfahren berechnet den Drehmomentfehler unter Verwendung erfasster Sehnenspannungen und eines Referenzdrehmoments und einer internen Spannung. Das Verfahren kann verwendet werden, um eine Gelenkimpedanz zu steuern, indem das Referenzdrehmoment auf der Grundlage eines Gelenkpositionsfehlers berechnet wird. Das Verfahren begrenzt minimale und maximale Sehnenspannungen, indem es den Drehmomentfehler in den Sehnenspannungsraum abbildet und ihn dann zurück in den Gelenkraum abbildet.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Roboterfingers, der mehrere sehnengetriebene Gelenke umfasst, wobei die Sehnen, welche die Gelenke steuern, durch eine Regelung des Gelenkwinkels und des Gelenkdrehmoments gesteuert werden;
2 ist ein Blockdiagramm eines Steuerungsschemas für die in 1 gezeigten Sehnen; und
3 ist eine Draufsicht auf ein Gelenksystem, das eine Sehnenanordnung zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erörterung der Ausführungsformen der Erfindung, welche auf ein System und ein Verfahren zum Steuern sehnengetriebener Manipulatoren gerichtet ist, ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken.
Die folgenden Ausführungsformen wenden die vorliegende Erfindung auf die Steuerung eines sehnenbetätigten Fingers an. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf jeden sehnengetriebenen Robotermanipulator angewandt werden. Die in 1 gezeigte perspektivische Ansicht eines Roboterfingers 10 für einen Roboterarm wird betrachtet. Der Roboterfinger 10 umfasst drei Fingersektionen, nämlich eine Spitzensektion 12, eine Mittelsektion 14 und eine Basissektion 16. Die Spitzensektion 12 umfasst ein Polster 18, die Mittelsektion 14 umfasst ein Polster 20 und die Basissektion 16 umfasst ein Polster 22, die es dem Finger 10 ermöglichen, ein spezielles Teil (nicht gezeigt) effektiv zu greifen. Die Fingersektionen 12, 14 und 16 und die Polster 18, 20 und 22 können aus einem für eine spezielle Anwendung geeigneten Material, etwa Aluminium, bestehen. Die Spitzensektion 12 dreht sich relativ zu der Mittelsektion 14 um eine Achse 24, und die Mittelsektion 14 dreht sich relativ zu der Basissektion 16 um eine Achse 26.
Die Gelenke des Fingers 10 werden von Sehnen 28 auf eine Weise manipuliert, die in der Technik gut verstanden wird. Die Sehnen 28 sind mit Sehnensensoren 32 typischerweise in dem Unterarmbereich des Roboterarms gekoppelt. Die Sehnensensoren 32 liefern ein Signal der Spannung in den Sehnen 28, das eine Anzeige der Kraft an dem Finger 10 bereitstellt. Die Sehnen 28 stellen eine Zugkraft bereit, die durch ein geeignetes Stellglied, wie etwa Motoren 34, betätigt wird.
Unter der Annahme, dass alle Gelenke Drehgelenke sind, kann die Beziehung zwischen Sehnenspannungen und Gelenkdrehmomenten beschrieben werden durch: τ = Rf (1)
Wobei τ der Vektor von n Gelenkdrehmomenten ist und f ein Vektor von m ≥ n + 1 Sehnenspannungen ist.
Es wird angemerkt, dass durch Invertieren dieser Beziehung ein Satz von Sehnenspannungen, der ein vorgegebenes Drehmoment erzeugt, berechnet werden kann zu: f = R+τ + N(R)λ (2)
Wobei R⁺ die Pseudoinverse von R ist und N(R) der Nullraum von R ist.
Die Anforderungen, dass es möglich sein muss, beliebige bidirektionale Gelenkdrehmomente zu erzeugen, obwohl streng positive Sehnenspannungen angewendet werden, ist als Kraftschluss bekannt und kann durch zwei Einschränkungen von R ausgedrückt werden. Erstens ist es erforder lich, dass R surjektiv ist, um in der Lage zu sein, beliebige Gelenkdrehmomente zu erzeugen. Zweitens muss ein λ∊R^m–n derart existieren, dass jedes Element von N(R)λ streng positiv ist. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, könnnen die Elemente von Gleichung (2) streng positiv gemacht werden, indem λ um den notwendigen Betrag skaliert wird.
Es wird angenommen, dass W das orthogonale Komplement von R derart ist, dass RW^T = 0. Sehnenspannungsvektoren im Bereich von W können als interne Sehnenspannungen bezeichnet werden. Außerdem soll die Matrix R zur Vereinfachung mit ihrem orthogonalen Komplement erweitert werden, was zu einer quadratischen Matrix P mit vollem Rang führt: P = (RW ) (3)
Das Verwenden dieser Notation ergibt: (τt ) = Pf (4)
Wobei t die interne Sehnenspannung des Systems beschreibt.
Unter Verwendung eines virtuellen Arbeitsarguments kann gezeigt werden, dass P auch zum Beschreiben der Beziehung zwischen Sehnengeschwindigkeiten und Gelenkgeschwindigkeiten verwendet werden kann. Wenn x . einen Vektor von m Sehnengeschwindigkeiten beschreibt und q . einen Vektor von n Gelenkgeschwindigkeiten beschreibt, dann:
Wobei θ die interne Sehnengeschwindigkeit des Systems beschreibt, d. h. den Satz von Sehnengeschwindigkeiten, die keinerlei Gelenkgeschwindigkeit erzeugen. Weil interne Sehnengeschwindigkeiten nicht bewirken, dass sich die Gelenke bewegen, ist es nur im Kontext elastischer Sehnen möglich, dass die interne Sehnengeschwindigkeit von Null verschieden ist.
Es ist nützlich, diese Beziehungen im Frequenzbereich zu schreiben und zwischen dem Abschnitt der Sehne, der am Stellglied angebracht ist, und dem Abschnitt, der am Manipulator angebracht ist, zu unterscheiden. X_a sei die Position der Sehne an dem Punkt, der an dem linearen Stellglied angebracht ist. X_j sei die Position der Sehne an den Punkt, an dem sie am Gelenk angebracht ist. Wenn eine Sehnensteuerung im Gelenkraum verwendet wird, ist es nützlich, Sehnenpositionen im Gelenkraum auszudrücken. Es wird daran erinnert, dass die Beziehung zwischen Gelenkgeschwindigkeiten und Sehnengeschwindigkeiten, die in Gleichung (5) angegeben ist, interne Sehnengeschwindigkeiten θ . zulässt, die von Null verschieden sind. Diese internen Geschwindigkeiten sind nur an der Stellgliedseite der Sehne möglich. An der Stellgliedseite:
Wobei Q_a und Θ_a die Position der stellgliedseitigen Sehnen mit Hilfe von Gelenkraumvariablen beschreibt.
Ein Integrieren von Gleichung (6) ergibt:
Wobei angenommen wird, dass die Integrationskonstante in dem Messwert von X_a enthalten ist.
An der Gelenkseite der Sehne sind keine internen Geschwindigkeiten möglich, da es keine Elastizität zwischen der gelenkseitigen Sehne und dem Gelenk gibt. Daher ist Θ_j immer Null und: Xj = RTQj (8)
Wobei wiederum angenommen wird, dass die Integrationskonstante in dem Messwert von X_j enthalten ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung verwendet eine Drehmomentsteuerung im Gelenkraum im Kontext eines Proportional-Integral-Controllers. Für diese Steuerungsregel ist das gewünschte Gelenkraumverhalten:
Wobei Q * / a und Θ * / a Gelenkraumstellgliedbefehle sind und s die Laplace-Variable ist.
Eine Verwendung von Gleichung (4) und (7) ergibt:
Wobei genommen wird, dass k_p und k_i Vielfache der Identität sind.
Wie bei der Steuerung im Sehnenraum kann die Gelenkdrehmomentreferenz verwendet werden, um eine Gelenkfederungsregel zu implementieren als: τ* = Kc(Q*j – Qj) (11)
Die resultierende Gelenkraum-Federungsregel ist:
Die Steuerungsregel von Gleichung (12) ist durch ein Blockdiagramm in 2 für ein System 40 veranschaulicht, welches eine Prozesssteuerung für den Algorithmus in einem Controller 36 zeigt, der einen Motor 34 steuert, um die Spannung an der Sehne 28 so zu steuern, dass die gewünschten Gelenke bewegt werden. Der Steuerungsalgorithmus identifiziert einen speziellen Gelenkbefehl, der an einen Vergleicher 42 geliefert wird, um ein Fehlersignal zwischen dem Gelenkbefehl und einem Gelenkwert am Ausgang des Systems 40 zu erzeugen. Der Gelenkbefehl ist eine Sollposition für das spezielle Gelenk, das gesteuert wird. Das Fehlersignal wird an einen Sollsteifigkeitsblock 44 geliefert, der als eine proportionale Verstärkung für einen Proportional-Controller dargestellt ist, die eine Soll gelenksteifigkeit darstellt. Die proportionale Verstärkung bei dem Kästchen 44 und ein internes Sollsehnenspannungssignal werden bei Block 46 kombiniert, und das kombinierte Signal wird an einen Spannungsbegrenzungsabschnitt 48 des Systems 40 gesandt. Der Spannungsbegrenzungsabschnitt 48 stellt die interne Spannung der Sehne 28 auf der Grundlage von angegebenen minimalen und maximalen Sehnenspannungen ein. Der Spannungsbegrenzungsabschnitt 48 umfasst einen Umkehrfunktionsblock 50, der das Signal unter Verwendung einer linearen Abbildung aus dem Gelenkraum in den Sehnenraum umsetzt. Ein Begrenzungsblock 52 stellt eine Begrenzung im Sehnenraum bereit und ein Block 54 setzt das Signal zurück aus dem Sehnenraum als Drehmomentreferenzsignal in den Gelenkraum um.
Das Signal wird dann an eine Summierungskreuzung 56 in einem Drehmomentcontrollerabschnitt 58 des Systems geliefert. Der Drehmomentcontrollerabschnitt 58 arbeitet im Drehmomentraum. Die Summierungskreuzung 56 empfangt ein Drehmomentrückkopplungssignal von einem Block 60 und ein Signal von einem b-Block 62. Der Drehmomentcontrollerabschnitt 58 ist ein Proportional/Integral-Controller, der das Drehmoment des speziellen Gelenks steuert, das ein Gelenkverschiebesignal bereitstellt. Kästchen 64 und 66 integrieren das Signal. Ein Kästchen 68 setzt das Signal von der Sollgelenkverschiebung in eine Sollsehnenverschiebung um.
Das Sehnenverschiebungssignal wird an den Motor 34 gesandt, um die Sehnenspannung zu steuern. Es wird angenommen, dass der Motor einen Hochgeschwindigkeits-Positionscontroller enthält. Die Auswirkung des Sendens des Signals an den Motor 34 wird durch einen passiven Roboterdynamikabschnitt 70 des Systems 40 modelliert. Eine Summierungskreuzung 72 modelliert den Betrag, um den die Sehne 28 zwischen dem Stell glied und dem Manipulator gedehnt wird. Ein Block 74 modelliert die Sehnensteifigkeit und berechnet die resultierenden Sehnenspannungen. Kästchen 76, 78 und 80 in dem Roboterdynamikabschnitt 70 definieren alle die Trägheit und die physikalische Kopplung des Robotersystems. Unter Verwendung des Gelenkverschiebesignals modelliert der passive Roboterdynamikabschnitt 70 die Position der Gelenke, die in dem Gelenkwert ausgeführt ist, der an den Vergleicher 42 zurückgespeist wird.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung verwendet eine Drehmomentsteuerung im Gelenkraum im Kontext eines Proportional-Derivativ-Controllers. Für diese Steuerungsregel ist das Sollverhalten im Gelenkraum:
Wobei k_d und k_p die proportionalen und derivativen Verstärkungen sind.
Diese Steuerungsregel kann im Sehnenraum geschrieben werden als X*a = Xa – kdXaS + kp(RTτ* + WTt* – PTPf) (14)
Mit Einbeziehen der gewünschten Gelenkreferenzposition ist die zugehörige Impedanzregel im Sehnenraum: X*a = Xa – kdXas + kp(RTKc (Q*j – Qj) + WTt* – PTPf) (15)
Man beachte die Ähnlichkeit zwischen Gleichung (14) und (15). Der einzige Unterschied zwischen den zwei Steuerungsregeln ist die Verwendung von P^T gegenüber P^–1. Ein Verwenden der Transponierten der Umkehrfunktion erzeugt die entkoppelte Bewegung im Gelenkraum. Dies ist analog zu der Dualität, die mit der Jacobi-Matrix in der kartesischen Steuerung serieller Manipulatoren verbunden ist. Man betrachte die zwei Steuerungsregeln: J^–1Δx und J^TΔx. Die Erste erzeugt eine gerade lineare Bewegung im kartesischen Raum, während die zweite eine gekoppelte kartesische Bewegung erzeugt.
Die vorstehende Erörterung offenbart und beschreibt rein beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird aus dieser Erörterung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen leicht erkennen, dass verschiedene Veränderungen, Modifikationen und Variationen darin vorgenommen werden können, ohne den Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen einer Drehmomentsteuerung eines sehnengetriebenen Manipulators, wobei das Verfahren umfasst, dass: Stellgliedreferenzpositionen oder Motorbefehle durch Abbilden eines Drehmomentfehlers in einen Sehnenpositionsraum unter Verwendung einer einzigen linearen Operation berechnet werden; der Drehmomentfehler unter Verwendung erfasster Sehnenspannungen, eines Referenzdrehmoments und einer internen Spannung berechnet wird; und minimale und maximale Sehnenspannungen durch Abbilden des Drehmomentsfehlers in den Sehnenspannungsraum und dann durch Abbilden des Drehmomentfehlers in einen Gelenkraum begrenzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Begrenzen der Sehnenspannungen umfasst, dass ein Sehnenbegrenzungswert aus dem Gelenkraum in den Sehnenraum umgesetzt wird, die Sehnenspannungen begrenzt werden und die Sehnenspannung zurück aus dem Sehnenraum in den Gelenkraum umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Proportional-Integral-Controller verwendet wird, um ein Drehmoment und eine interne Spannung oder eine Gelenkraumimpedanz zu steuern, wobei vorzugsweise eine Stellgliedbefehlsposition berechnet wird, indem ein Geschwindigkeitsrückkopplungsausdruck und ein Drehmomentfehlerausdruck zu einer aktuellen Stellgliedposition addiert werden, wobei vorzugsweise eine Drehmomentreferenz unter Verwendung des Drehmomentfehlers berechnet wird, indem ein Gelenkfehler mit einer Steifigkeitskonstante multipliziert wird, um eine positive Steifigkeit zu realisieren.
Verfahren zum Bereitstellen einer Drehmomentsteuerung eines sehnengetriebenen Manipulators, wobei das Verfahren umfasst, dass: Stellgliedreferenzpositionen oder Motorbefehle berechnet werden, indem ein Drehmomentfehler unter Verwendung einer einzigen linearen Operation in einen Sehnenpositionsraum abgebildet wird; der Drehmomentfehler unter Verwendung erfasster Sehnenspannungen, eines Referenzdrehmoments und einer internen Spannung berechnet wird; minimale und maximale Sehnenspannungen begrenzt werden, indem der Drehmomentfehler in den Sehnenspannungsraum abgebildet wird und dann der Drehmomentfehler in einen Gelenkraum abgebildet wird, was umfasst, dass ein Sehnenbegrenzungswert aus dem Gelenkraum in den Sehnenraum umgesetzt wird, die Sehnenspannungen begrenzt werden, und die Sehnenspannung aus dem Sehnenraum zurück in den Gelenkraum umgesetzt wird; ein Proportional-Integral-Controller bereitgestellt wird, um ein Drehmoment und eine interne Spannung oder eine Gelenkraumimpedanz zu steuern; eine Stellgliedbefehlsposition berechnet wird, indem ein Geschwindigkeitsrückkopplungsausdruck und ein Drehmomentfehlerausdruck zu einer aktuellen Stellgliedposition addiert werden; und eine Drehmomentfehlerreferenz unter Verwendung des Drehmomentfehlerausdrucks berechnet wird, indem ein Gelenkfehler mit einer Steifigkeitskonstante multipliziert wird, um eine positive Steifigkeit zu realisieren.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, das ferner umfasst, dass eine Impedanzsteuerung auf der Grundlage eines Gelenkpositionsfehlers bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine positive Gelenksteifigkeit erreicht wird, in dem ein Gelenkraumfehler mit einer Steifigkeitskonstante multipliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine positive Gelenkdämpfung erreicht wird, indem ein Gelenkraumgeschwindigkeitsfehler mit einer Dämpfungskonstante multipliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei nur ein einziger Geschwindigkeitskompensationsausdruck verwendet wird, um eine Drehmomentcontrollerstabilität und eine Dämpfung bereitzustellen, die von einer Sollimpedanzregel benötigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, wobei eine interne Sehnensollspannung eingestellt wird, indem ein Drehmomentreferenzsignal an einen Drehmomentcontroller geliefert wird, wobei vorzugsweise das Drehmomentreferenzsignal an einen Drehmomentcontroller geliefert wird, der eine Differenz zwischen dem Drehmomentreferenzsignal und einem Drehmomentkopplungssignal bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, wobei Stellglieder angewiesen werden, indem eine Referenzstellgliedposition angegeben wird.