Control in the operational space of a redundant and under-actuated tensegrity robot
Résumé
The control of a robot inspired from a bird neck is proposed. The system is composed of anti-parallelogram
joints [1] assembled on top of each other and driven by cables on each side. The number of joints and the
number of cables is chosen such that the robot is both redundant (there are more joints than necessary
to control the position and orientation of the robot end effector in the plane) and underactuated (there
are more joints than degrees of freedom that can be controlled by actuation, with one of these degrees
of freedom being used for tension in the cables). Similar problems can also be found with continuous
robots [2]. However, the control laws proposed in this domain are mainly based on the statics of the
robot. In contrast, the control law proposed in this paper is based on the dynamics of the robot.
The dynamics of the robot can be expressed by two equations : on the one hand, the Lagrange equations
link the acceleration of the joint space coordinates to the tension in the cables, on the other hand, the
fundamental principle of dynamics links the acceleration of the motors to the tension in the cables and
to the torques applied in the motors. The proposed control law uses these two dynamic equations to
produce a motion in the operational space with a servoing in the operational space and in the motor
space.
Le contrôle d’un robot inspiré du cou d’un oiseau est proposé. Le système est composé de joints anti-
parallélogrammes [1] assemblés les uns sur les autres et entraînés par des câbles de chaque côté. Le
nombre d’articulations et le nombre de câbles sont choisis de manière à ce que le robot soit à la fois
redondant (il y a plus d’articulations que nécessaire pour contrôler la position et l’orientation de l’effec-
teur du robot dans le plan) et sous-actionné (il y a plus d’articulations que de degrés de liberté pouvant
être contrôlés par actionnement, l’un de ces degrés de liberté étant utilisé pour la tension des câbles).
Des problèmes similaires peuvent également être rencontrés avec les robots continus [2]. Cependant,
les lois de contrôle proposées dans ce domaine sont principalement basées sur la statique du robot. En
revanche, la loi de commande proposée dans cet article est basée sur la dynamique du robot.
La dynamique du robot peut être exprimée par 2 équations : d’une part, les équations de Lagrange re-
lient l’accélération des coordonnées de l’espace articulaire à la tension dans les câbles, d’autre part, le
principe fondamental de la dynamique relie l’accélération des moteurs à la tension dans les câbles et
aux couples appliqués dans les moteurs. La loi de commande proposée utilise ces deux équations dyna-
miques pour produire un mouvement dans l’espace opérationnel avec un asservissement dans l’espace
opérationnel et dans l’espace moteur.
Domaines
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