Carl - A compliant robotic leg featuring mono- and biarticular actuation

Steffen Schutz , Atabak Nejadfard , Krzysztof Mianowski , Patrick Vonwirth , Karsten Berns

Abstract

An increasing number of biologically-inspired control approaches for bipedal walking are demonstrating impressive capabilities in simulations. Although many of them share the main assumptions about the simulated biped, so far no physical system has been presented that meets the requirements. Thus, in this paper we are presenting the Compliant Robotic Leg (Carl) — a fully actuated bio-inspired planar robotic leg that incorporates mono-as well as biarticular actuation. Its development is motivated by the vision to validate the Bioinspired Behavior Based Bipedal Locomotion Control (B4lc) on a physical platform. This paper provides an overview of the driving requirements for the different subsystems and the derived implementation. Two experiments were performed to proof the functionality of the system. Specifically, some key requirements — transparency, impact tolerance, force and impedance rendering — are demonstrated. To our knowledge, this is the first fully actuated robotic leg including biarticular elements that demonstrates distributed high-fidelity force and impedance control at the actuator level.
Author Steffen Schutz
Steffen Schutz,,
-
, Atabak Nejadfard
Atabak Nejadfard,,
-
, Krzysztof Mianowski (FPAE / IAAM)
Krzysztof Mianowski,,
- The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics
, Patrick Vonwirth
Patrick Vonwirth,,
-
, Karsten Berns
Karsten Berns,,
-
Pages289-296
Publication size in sheets0.5
Book Asfour Tamim (eds.): Proceedings of 2017 IEEE-RAS 17th International Conference on Humanoid Robotics (Humanoids), 2018, IEEE, ISBN 978-1-5386-4678-6, [978-1-5386-4677-9]
Keywords in PolishRobotyka inspirowana naturą, napędy dwustawowe podatne, dynamic biped
Keywords in Englishbio-inspired robotics, biarticular impedance drive system, dwunożny robot dynamiczny
Abstract in PolishW badaniach chodu dwunożnego wiele nowych metod sterowania inspirowanych naturą może pozwolić na rozwój nowych możliwości robotów kroczących. Aktualnie wiele z tych prac jest prowadzonych metodami symulacyjnymi. Chociaż wiele z nich zostało opracowane na podstawie takich samych założeń dotyczących symulowanego chodu dwunożnego, jednak nie przedstawiono dotychczas żadnego działającego systemu fizycznego spełniającego odpowiednie wymagania. Dlatego w niniejszym artykule przedstawiamy zrobotyzowaną nogę (Compliant Robotic Leg - Carl) - w pełni uruchomiony mechanizm nogi wzorowanej na kończynie dolnej człowieka, inspirowanej biologią, będącej mechanizmem płaskim, który zawiera napędy zarówno pojedynczych przegubów, jak i podatne napędy wieloprzegubowe (wielostawowe). Jego rozwój jest motywowany chęcią sprawdzania sterowania napędów wielostawowych zawierających układy podatne (impedancyjne) na stanowisku badawczym. W niniejszym opracowaniu przedstawiono przegląd wymagań dotyczących pracy różnych podsystemów i różnych zastosowań. Dla wykazania funkcjonalności systemu przeprowadzono dwa eksperymenty. W szczególności zademonstrowano wybrane istotne właściwości układu – prostotę, odporność na uderzenia impulsowe typu impakt, możliwość sterowania siłą i podatnością. Zgodnie z naszą wiedzą jest to pierwsza w pełni uruchomiona zrobotyzowana noga biomechaniczna, zawierająca napędy wieloprzegubowe z podatnością, która pozwala na badania sterowania rozkładem sił i podatności z poziomu układów napędowych.
DOIDOI:10.1109/HUMANOIDS.2017.8246888
Languageen angielski
Score (nominal)0
ScoreMinisterial score = 0.0, 05-02-2018, BookChapterMatConf
Ministerial score (2013-2016) = 0.0, 05-02-2018, BookChapterMatConf
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back