Enhancing the Force Transparency of the Energy-Reflection-Based Time-Domain Passivity Approach

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Michael Panzirsch - , Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V. (Autor:in)
  • Harsimran Singh - , Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V., Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Xiao Xu - , Technische Universität Dresden, Technische Universität München (Autor:in)
  • Alexander Dietrich - , Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V. (Autor:in)
  • Thomas Hulin - , Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V., Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Eckehard Steinbach - , Technische Universität Dresden, Technische Universität München, Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI) (Autor:in)
  • Alin Albu-Schaeffer - , Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V., Technische Universität München (Autor:in)

Abstract

The time-domain passivity approach (TDPA) was developed and applied to tackle a variety of control challenges such as noncollocated force sensing, authority scaling, or delayed coupling in robotic applications. Specifically for delay, recently, the energy-reflection-based TDPA (TDPA-ER) was proposed to improve position tracking and force-feedback quality. In contrast to the conventional TDPA, the TDPA-ER intrinsically prevents position drift, thus substantially increasing the coupling rigidity. Here, we extend the TDPA-ER to further enhance the force transparency perceived by the operator in teleoperation scenarios. The extension is based on two independent control strategies that, among others, reorganize the energy distribution of TDPA-ER and ensure more continuous force profiles through the deflection-domain passivity approach (DDPA). Experiments confirm the improvement of force-feedback quality and force continuity with regard to TDPA-ER. Furthermore, it is shown that interactions with dynamic objects and active environments can be handled robustly with the proposed teleoperation control strategies.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)181-188
Seitenumfang8
FachzeitschriftIEEE transactions on control systems technology
Jahrgang33
Ausgabenummer1
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2025
Peer-Review-StatusJa

Schlagworte

Schlagwörter

  • Deflection-domain control, teleoperation, telerobotics