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Auteur Matsumoto, Yuichi
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Affiner la rechercheAnalysis and Experimental Validation of Force Bandwidth for Force Control / Seiichiro Katsura in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 53 N° 3 (Juin 2006)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 3 (Juin 2006) . - 922- 928 p.
Titre : Analysis and Experimental Validation of Force Bandwidth for Force Control Titre original : Analyse et Validation Expérimentale de Largeur de Bande de Force pour la Commande de Force Type de document : texte imprimé Auteurs : Seiichiro Katsura, Auteur ; Matsumoto, Yuichi, Auteur ; Ohnishi, Kouhei Article en page(s) : 922- 928 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bandwidth Control stiffness Disturbance observer Force control Force sensing Haptics Motion control Robustness.Largeur de bande Commande de rigidité Observateur de perturbation Commande de force Sensation de force Haptique Commande de mouvement Robustesse. Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Controlling robots in contact with the environment is an important problem in industry applications. In the conventional force control, much research has paid attention to develop novel force control systems and implemented force sensors to detect external force. This paper shows that narrow bandwidth of force sensor has a big influence on the force control system. Generally, to solve the instability in force control, the velocity feedback gain is enlarged. The system becomes unstable with small velocity feedback gain, and robot's response becomes slow with large one. Inasmuch as there is a tradeoff between the stability and the response, it is considered that force control by robots is difficult. This paper proposes a force control system with disturbance observer. It is possible to obtain the force information with wide bandwidth by using the disturbance observer. This paper shows that bandwidth of force sensing is very important for contact motion control. By using the wide bandwidth of force sensing, both stability and response are improved. Furthermore, force control is attainable by the construction of the easiest force control architecture. Therefore, the ideal zero-stiffness-force control is attained. The numerical and experimental results show viability of the proposed method.
Le contrôle des robots en contact avec l'environnement est un problème important dans des applications d'industrie. Dans la commande conventionnelle de force, beaucoup de recherche a prêté l'attention pour développer des systèmes de commande de force de roman et des sondes mises en application de force pour détecter la force externe. Cet article prouve que la largeur de bande étroite de la sonde de force a une grande influence sur le système de commande de force. Généralement, pour résoudre l'instabilité en la commande de vigueur, le gain de rétroaction de vitesse est agrandi. Le système devient instable avec le petit gain de rétroaction de vitesse, et la réponse du robot devient lente avec la grande. Puisqu'il y a une différence entre la stabilité et la réponse, on le considère que la commande de force par des robots est difficile. Cet article propose un système de commande de force avec l'observateur de perturbation. Il est possible d'obtenir l'information de force avec à grande largeur de bande en employant l'observateur de perturbation. Cet article prouve que la largeur de bande de la sensation de force est très importante pour la commande de mouvement de contact. En employant l'à grande largeur de bande de la force sentant, la stabilité et la réponse sont améliorées. En outre, la commande de force est possible par la construction de l'architecture de commande de force la plus facile. Par conséquent, la commande nulle idéale de force de rigidité est atteinte. Les résultats numériques et expérimentaux montrent la viabilité de la méthode proposée.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : katsura@vos.nagaokaut.ac.jp, yuichi_matsumoto@2002.jukuin.keio.ac.jp, ohnishi@sd [...] [article] Analysis and Experimental Validation of Force Bandwidth for Force Control = Analyse et Validation Expérimentale de Largeur de Bande de Force pour la Commande de Force [texte imprimé] / Seiichiro Katsura, Auteur ; Matsumoto, Yuichi, Auteur ; Ohnishi, Kouhei . - 922- 928 p.
Génie Electrique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 3 (Juin 2006) . - 922- 928 p.
Mots-clés : Bandwidth Control stiffness Disturbance observer Force control Force sensing Haptics Motion control Robustness.Largeur de bande Commande de rigidité Observateur de perturbation Commande de force Sensation de force Haptique Commande de mouvement Robustesse. Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Controlling robots in contact with the environment is an important problem in industry applications. In the conventional force control, much research has paid attention to develop novel force control systems and implemented force sensors to detect external force. This paper shows that narrow bandwidth of force sensor has a big influence on the force control system. Generally, to solve the instability in force control, the velocity feedback gain is enlarged. The system becomes unstable with small velocity feedback gain, and robot's response becomes slow with large one. Inasmuch as there is a tradeoff between the stability and the response, it is considered that force control by robots is difficult. This paper proposes a force control system with disturbance observer. It is possible to obtain the force information with wide bandwidth by using the disturbance observer. This paper shows that bandwidth of force sensing is very important for contact motion control. By using the wide bandwidth of force sensing, both stability and response are improved. Furthermore, force control is attainable by the construction of the easiest force control architecture. Therefore, the ideal zero-stiffness-force control is attained. The numerical and experimental results show viability of the proposed method.
Le contrôle des robots en contact avec l'environnement est un problème important dans des applications d'industrie. Dans la commande conventionnelle de force, beaucoup de recherche a prêté l'attention pour développer des systèmes de commande de force de roman et des sondes mises en application de force pour détecter la force externe. Cet article prouve que la largeur de bande étroite de la sonde de force a une grande influence sur le système de commande de force. Généralement, pour résoudre l'instabilité en la commande de vigueur, le gain de rétroaction de vitesse est agrandi. Le système devient instable avec le petit gain de rétroaction de vitesse, et la réponse du robot devient lente avec la grande. Puisqu'il y a une différence entre la stabilité et la réponse, on le considère que la commande de force par des robots est difficile. Cet article propose un système de commande de force avec l'observateur de perturbation. Il est possible d'obtenir l'information de force avec à grande largeur de bande en employant l'observateur de perturbation. Cet article prouve que la largeur de bande de la sensation de force est très importante pour la commande de mouvement de contact. En employant l'à grande largeur de bande de la force sentant, la stabilité et la réponse sont améliorées. En outre, la commande de force est possible par la construction de l'architecture de commande de force la plus facile. Par conséquent, la commande nulle idéale de force de rigidité est atteinte. Les résultats numériques et expérimentaux montrent la viabilité de la méthode proposée.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : katsura@vos.nagaokaut.ac.jp, yuichi_matsumoto@2002.jukuin.keio.ac.jp, ohnishi@sd [...]
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°2 (Avril 2007) . - 1113-1121 p.
Titre : Dexterous Manipulation in Constrained Bilateral Teleoperation Using Controlled Supporting Point Titre original : Manipulation adroite dans Teleoperation bilatéral contraint en utilisant le point commandé de soutien Type de document : texte imprimé Auteurs : Matsumoto, Yuichi, Auteur ; Seiichiro Katsura, Auteur ; Ohnishi, Kouhei, Auteur Article en page(s) : 1113-1121 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bilateral teleoperation Constraint Disturbance observer Environment quarrier Force control Teleoperation bilatéral Contrainte Observateur de perturbation Carrier d'environnement Commande de force Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : The use of robotic devices in surgical applications has been growing in recent years. Surgical robots are beginning to find applications in minimally invasive surgeries. The control issues pertaining to many of the applications of robotics to surgery are similar. In all cases, the ability to accommodate unique special-purpose mechanical designs is important, as is the ability to restrict the motions of the end-effector. Conventionally, motion constraint is attained by mechanical constraint equipments, such as bearing, linear guide, and so on. In this paper, robot motion control with a controlled supporting point (CSP) for operator aid is proposed. The method is to make the constraint without setting mechanical constraints. The merits of the proposed method are not only the simplification of mechanical equipments but also the deletion of friction at the constraint. It is easy to set the CSP at the position where the setting of mechanical supporting points is difficult. Furthermore, it is also possible to change the CSP online. This method is especially effective for the object whose position of surface is always changing. The proposed method is applied to six-degrees-of-freedom manipulators. The numerical and experimental results show the viability of the proposed method.
L'utilisation des dispositifs robotiques dans des applications chirurgicales s'était développée ces dernières années. Les robots chirurgicaux commencent à trouver des applications dans des cabinets de consultation d'une façon minimum invahissants. Les questions de commande concernant plusieurs des applications de la robotique à la chirurgie sont semblables. Dans tous les cas, la capacité d'adapter à des conceptions mécaniques pour un but particulier uniques est importante, de même que la capacité de limiter les mouvements du terminal. Par convention, la contrainte de mouvement est atteinte par les équipements mécaniques de contrainte, tels que le roulement, le guide linéaire, et ainsi de suite. En cet article, on propose la commande de mouvement de robot avec un point commandé de soutien (CSP) pour l'assistance opérateur. La méthode est de faire la contrainte sans placer des contraintes mécaniques. Les mérites de la méthode proposée sont non seulement la simplification des équipements mécaniques mais également la suppression du frottement à la contrainte. Il est facile de placer le CSP à la position où l'arrangement des points mécaniques de soutien est difficile. En outre, il est également possible de changer le CSP en ligne. Cette méthode est particulièrement efficace pour l'objet dont la position de la surface change toujours. La méthode proposée est appliquée aux manipulateurs de six-degré-de-liberté. Les résultats numériques et expérimentaux montrent la viabilité de la méthode proposée.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Télécommande En ligne : yuichi_matsumoto@2002.jukuin.keio.ac.jp, katsura@vos.nagaokaut.ac.jp, ohnishi@sd [...] [article] Dexterous Manipulation in Constrained Bilateral Teleoperation Using Controlled Supporting Point = Manipulation adroite dans Teleoperation bilatéral contraint en utilisant le point commandé de soutien [texte imprimé] / Matsumoto, Yuichi, Auteur ; Seiichiro Katsura, Auteur ; Ohnishi, Kouhei, Auteur . - 1113-1121 p.
Génie Electrique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°2 (Avril 2007) . - 1113-1121 p.
Mots-clés : Bilateral teleoperation Constraint Disturbance observer Environment quarrier Force control Teleoperation bilatéral Contrainte Observateur de perturbation Carrier d'environnement Commande de force Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : The use of robotic devices in surgical applications has been growing in recent years. Surgical robots are beginning to find applications in minimally invasive surgeries. The control issues pertaining to many of the applications of robotics to surgery are similar. In all cases, the ability to accommodate unique special-purpose mechanical designs is important, as is the ability to restrict the motions of the end-effector. Conventionally, motion constraint is attained by mechanical constraint equipments, such as bearing, linear guide, and so on. In this paper, robot motion control with a controlled supporting point (CSP) for operator aid is proposed. The method is to make the constraint without setting mechanical constraints. The merits of the proposed method are not only the simplification of mechanical equipments but also the deletion of friction at the constraint. It is easy to set the CSP at the position where the setting of mechanical supporting points is difficult. Furthermore, it is also possible to change the CSP online. This method is especially effective for the object whose position of surface is always changing. The proposed method is applied to six-degrees-of-freedom manipulators. The numerical and experimental results show the viability of the proposed method.
L'utilisation des dispositifs robotiques dans des applications chirurgicales s'était développée ces dernières années. Les robots chirurgicaux commencent à trouver des applications dans des cabinets de consultation d'une façon minimum invahissants. Les questions de commande concernant plusieurs des applications de la robotique à la chirurgie sont semblables. Dans tous les cas, la capacité d'adapter à des conceptions mécaniques pour un but particulier uniques est importante, de même que la capacité de limiter les mouvements du terminal. Par convention, la contrainte de mouvement est atteinte par les équipements mécaniques de contrainte, tels que le roulement, le guide linéaire, et ainsi de suite. En cet article, on propose la commande de mouvement de robot avec un point commandé de soutien (CSP) pour l'assistance opérateur. La méthode est de faire la contrainte sans placer des contraintes mécaniques. Les mérites de la méthode proposée sont non seulement la simplification des équipements mécaniques mais également la suppression du frottement à la contrainte. Il est facile de placer le CSP à la position où l'arrangement des points mécaniques de soutien est difficile. En outre, il est également possible de changer le CSP en ligne. Cette méthode est particulièrement efficace pour l'objet dont la position de la surface change toujours. La méthode proposée est appliquée aux manipulateurs de six-degré-de-liberté. Les résultats numériques et expérimentaux montrent la viabilité de la méthode proposée.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Télécommande En ligne : yuichi_matsumoto@2002.jukuin.keio.ac.jp, katsura@vos.nagaokaut.ac.jp, ohnishi@sd [...]
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 530-538 p.
Titre : Modeling of Force Sensing and Validation of Disturbance Observer for Force Control Titre original : Modèle de Force Sentant et Validation d'Observateur de Perturbation pour la Commande de Force Type de document : texte imprimé Auteurs : Seiichiro Katsura, Auteur ; Matsumoto, Yuichi, Auteur ; Ohnishi, Kouhei Article en page(s) : 530-538 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Acceleration control Disturbance observer Force bandwidth Force control Force sensor Haptics Motion control Commande d'accélération Observateur de perturbation Largeur de bande de force Commande de force Sonde de force HaptiqueCommande de mouvement Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : Controlling robots in contact with the environment is an important problem in industry applications. Generally, a force sensor is used for sensing the external force. It is well known that information of a force sensor has much noise. Furthermore, unstable state is also caused by the narrow bandwidth of force information by a force sensor. This paper shows that stable contact with the environment is difficult when a force sensor is used because of its soft mechanical structure and narrow bandwidth of force sensing. In order to solve the instability of force control, the disturbance observer is implemented instead of the force sensor. The disturbance observer can observe the external force without force sensors. When the disturbance observer is implemented in a robot, a force control system does not include a soft mechanism between a robot and the environment. Since a robot can detect the environmental information directly, a wide bandwidth of force sensing is attained. In this way, this paper solves the problems of force control by considering the force sensing method without changing the control architecture, and the ability of force control is improved. Experimental results show viability of the proposed method.
Le contrôle des robots en contact avec l'environnement est un problème important dans des applications d'industrie. Généralement, une sonde de force est utilisée pour sentir la force externe. Il est bien connu que l'information d'une sonde de force ait beaucoup de bruit. En outre, l'état instable est également provoqué par la largeur de bande étroite d'information de force par une sonde de force. Cet article prouve que le contact stable avec l'environnement est difficile quand une sonde de force est utilisée en raison de sa structure mécanique molle et largeur de bande étroite de la sensation de force. Afin de résoudre l'instabilité de la commande de force, l'observateur de perturbation est mis en application au lieu de la sonde de force. L'observateur de perturbation peut observer la force externe sans sondes de force. Quand l'observateur de perturbation est mis en application dans un robot, un système de commande de force n'inclut pas un mécanisme mou entre un robot et l'environnement. Puisqu'un robot peut détecter les conditions ambiantes directement, un à grande largeur de bande de la sensation de force est atteint. De cette façon, cet article résout les problèmes de la commande de force en considérant la force sentant la méthode sans changer l'architecture de commande, et la capacité de la commande de force est améliorée. Les résultats expérimentaux montrent la viabilité de la méthode proposée.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Commande électrique En ligne : katsura@vos.nagaokaut.ac.jp, yuichi_matsumoto@2002.jukuin.keio.ac.jp, ohnoshi@sd [...] [article] Modeling of Force Sensing and Validation of Disturbance Observer for Force Control = Modèle de Force Sentant et Validation d'Observateur de Perturbation pour la Commande de Force [texte imprimé] / Seiichiro Katsura, Auteur ; Matsumoto, Yuichi, Auteur ; Ohnishi, Kouhei . - 530-538 p.
Génie Electrique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 530-538 p.
Mots-clés : Acceleration control Disturbance observer Force bandwidth Force control Force sensor Haptics Motion control Commande d'accélération Observateur de perturbation Largeur de bande de force Commande de force Sonde de force HaptiqueCommande de mouvement Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : Controlling robots in contact with the environment is an important problem in industry applications. Generally, a force sensor is used for sensing the external force. It is well known that information of a force sensor has much noise. Furthermore, unstable state is also caused by the narrow bandwidth of force information by a force sensor. This paper shows that stable contact with the environment is difficult when a force sensor is used because of its soft mechanical structure and narrow bandwidth of force sensing. In order to solve the instability of force control, the disturbance observer is implemented instead of the force sensor. The disturbance observer can observe the external force without force sensors. When the disturbance observer is implemented in a robot, a force control system does not include a soft mechanism between a robot and the environment. Since a robot can detect the environmental information directly, a wide bandwidth of force sensing is attained. In this way, this paper solves the problems of force control by considering the force sensing method without changing the control architecture, and the ability of force control is improved. Experimental results show viability of the proposed method.
Le contrôle des robots en contact avec l'environnement est un problème important dans des applications d'industrie. Généralement, une sonde de force est utilisée pour sentir la force externe. Il est bien connu que l'information d'une sonde de force ait beaucoup de bruit. En outre, l'état instable est également provoqué par la largeur de bande étroite d'information de force par une sonde de force. Cet article prouve que le contact stable avec l'environnement est difficile quand une sonde de force est utilisée en raison de sa structure mécanique molle et largeur de bande étroite de la sensation de force. Afin de résoudre l'instabilité de la commande de force, l'observateur de perturbation est mis en application au lieu de la sonde de force. L'observateur de perturbation peut observer la force externe sans sondes de force. Quand l'observateur de perturbation est mis en application dans un robot, un système de commande de force n'inclut pas un mécanisme mou entre un robot et l'environnement. Puisqu'un robot peut détecter les conditions ambiantes directement, un à grande largeur de bande de la sensation de force est atteint. De cette façon, cet article résout les problèmes de la commande de force en considérant la force sentant la méthode sans changer l'architecture de commande, et la capacité de la commande de force est améliorée. Les résultats expérimentaux montrent la viabilité de la méthode proposée.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Commande électrique En ligne : katsura@vos.nagaokaut.ac.jp, yuichi_matsumoto@2002.jukuin.keio.ac.jp, ohnoshi@sd [...]
