基于坐标变换的拉格朗日系统输入解耦：一般表征及其在软体机器人中的应用
机器人学
2024-02-26 v2 系统与控制
系统与控制
经典物理
摘要
动力学系统的合适表示可以简化其分析与控制。循此思路，本文旨在回答以下问题：能否找到一种广义坐标变换，使得执行器直接对部分构型变量做功？我们不仅证明了该问题的答案是肯定的，还给出了充要条件。具体而言，我们寻找一种构型空间表示，使得欧拉-拉格朗日形式动力学方程的右端变为 ，其中 为系统输入。我们确定了一类称为共位（collocated）的系统，该问题对其可解。在输入矩阵满足温和条件下，给出了一个简单检验来判断系统是否共位。利用功率不变性，我们给出了坐标变换解耦输入通道的充要条件：当且仅当动力学为共位时方可解耦。此外，我们利用共位形式推导了阻尼欠驱动机械系统的新型控制器。为验证理论发现，我们考虑了若干拉格朗日系统，重点聚焦于连续体软体机器人。
引用
@article{arxiv.2306.07258,
title = {Input Decoupling of Lagrangian Systems via Coordinate Transformation: General Characterization and its Application to Soft Robotics},
author = {Pietro Pustina and Cosimo Della Santina and Frédéric Boyer and Alessandro De Luca and Federico Renda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07258},
year = {2024}
}