公开(公告)号：US08170718B2

公开(公告)日：2012-05-01

申请号：US12338697

申请日：2008-12-18

申请人： Muhammad E. Abdallah ,  Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Brian Hargrave

发明人： Muhammad E. Abdallah ,  Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Brian Hargrave

IPC分类号： G06F19/00

CPC分类号： B25J9/1653 ,  G05B2219/39343 ,  G05B2219/40352

摘要： A system and method for providing multiple priority impedance control for a robot manipulator where impedance laws are realized simultaneously and with a given order of priority. The method includes a control scheme for realizing a Cartesian space impedance objective as a first priority while also realizing a joint space impedance objective as a second priority. The method also includes a control scheme for realizing two Cartesian space impedance objectives with different levels of priority. The method includes instances of the control schemes that use feedback from force sensors mounted at an end-effector and other instances of the control schemes that do not use this feedback.

摘要翻译： 一种用于为机器人操纵器提供多重优先级阻抗控制的系统和方法，其中阻抗定律同时实现并且具有给定的优先顺序。 该方法包括用于实现笛卡尔空间阻抗目标作为第一优先级的控制方案，同时还实现作为第二优先级的联合空间阻抗目标。 该方法还包括用于实现具有不同优先级的两个笛卡尔空间阻抗目标的控制方案。 该方法包括使用安装在末端执行器处的力传感器的反馈和不使用该反馈的控制方案的其他实例的控制方案的实例。

公开(公告)号：US08060250B2

公开(公告)日：2011-11-15

申请号：US12335153

申请日：2008-12-15

申请人： Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Brian Hargrave

发明人： Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Brian Hargrave

IPC分类号： G06F19/00

CPC分类号： B25J9/1633 ,  G05B2219/39457

摘要： A system and method for controlling tendon-driven manipulators that provide a closed-loop control of joint torques or joint impedances without inducing dynamic coupling between joints. The method includes calculating tendon reference positions or motor commands by projecting a torque error into tendon position space using a single linear operation. The method calculates this torque error using sensed tendon tensions and a reference torque and internal tension. The method can be used to control joint impedance by calculating the reference torque based on a joint position error. The method limits minimum and maximum tendon tensions by projecting the torque error into the tendon tension space and then projecting ii back into joint space.

摘要翻译： 用于控制腱驱动的操纵器的系统和方法，其提供关节扭矩或关节阻抗的闭环控制，而不引起关节之间的动态联接。 该方法包括通过使用单个线性运算将扭矩误差投影到腱位置空间来计算腱参考位置或电动机命令。 该方法使用感测到的腱张力和参考扭矩和内部张力来计算该扭矩误差。 该方法可用于通过基于关节位置误差计算参考扭矩来控制关节阻抗。 该方法通过将扭矩误差投影到腱张力空间中，然后将ii投射到关节空间中来限制最小和最大肌腱张力。

公开(公告)号：US20110067521A1

公开(公告)日：2011-03-24

申请号：US12564084

申请日：2009-09-22

申请人： Douglas Martin Linn ,  Robert O. Ambrose ,  Myron A. Diftler ,  Scott R. Askew ,  Robert Platt ,  Joshua S. Mehling ,  Nicolaus A. Radford ,  Philip A. Strawser ,  Lyndon Bridgwater ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Chris A. Ihrke ,  Matthew J. Reiland ,  Adam M. Sanders ,  David M. Reich ,  Brian Hargrave ,  Adam H. Parsons ,  Frank Noble Permenter ,  Donald R. Davis

发明人： Douglas Martin Linn ,  Robert O. Ambrose ,  Myron A. Diftler ,  Scott R. Askew ,  Robert Platt ,  Joshua S. Mehling ,  Nicolaus A. Radford ,  Philip A. Strawser ,  Lyndon Bridgwater ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Chris A. Ihrke ,  Matthew J. Reiland ,  Adam M. Sanders ,  David M. Reich ,  Brian Hargrave ,  Adam H. Parsons ,  Frank Noble Permenter ,  Donald R. Davis

IPC分类号： B25J17/02 ,  B25J18/00 ,  B25J17/00

CPC分类号： B25J18/00 ,  B25J15/0009 ,  Y10T74/20305 ,  Y10T74/20329 ,  Y10T74/20335

摘要： A humanoid robot includes a torso, a pair of arms, two hands, a neck, and a head. The torso extends along a primary axis and presents a pair of shoulders. The pair of arms movably extend from a respective one of the pair of shoulders. Each of the arms has a plurality of arm joints. The neck movably extends from the torso along the primary axis. The neck has at least one neck joint. The head movably extends from the neck along the primary axis. The head has at least one head joint. The shoulders are canted toward one another at a shrug angle that is defined between each of the shoulders such that a workspace is defined between the shoulders.

摘要翻译： 人形机器人包括一个躯干，一双手臂，两只手，一个脖子和一个头。 躯干沿主轴延伸并呈现一对肩。 所述一对臂从所述一对肩部中的相应一个可移动地延伸。 每个臂具有多个臂关节。 颈部沿着主轴从躯干运动地延伸。 颈部至少有一个颈关节。 头部从颈部沿着主轴线可移动地延伸。 头部至少有一个头关节。 肩膀彼此倾斜，以每个肩膀之间所定义的耸肩角度相互倾斜，从而在肩膀之间定义工作空间。

公开(公告)号：US20100161127A1

公开(公告)日：2010-06-24

申请号：US12338697

申请日：2008-12-18

申请人： Muhammad E. Abdallah ,  Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Brian Hargrave

发明人： Muhammad E. Abdallah ,  Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Brian Hargrave

IPC分类号： B25J13/08 ,  G05B19/00 ,  G06F19/00 ,  G05B15/00 ,  B25J19/02

CPC分类号： B25J9/1653 ,  G05B2219/39343 ,  G05B2219/40352

摘要： A system and method for providing multiple priority impedance control for a robot manipulator where impedance laws are realized simultaneously and with a given order of priority. The method includes a control scheme for realizing a Cartesian space impedance objective as a first priority while also realizing a joint space impedance objective as a second priority. The method also includes a control scheme for realizing two Cartesian space impedance objectives with different levels of priority. The method includes instances of the control schemes that use feedback from force sensors mounted at an end-effector and other instances of the control schemes that do not use this feedback.

摘要翻译： 一种用于为机器人操纵器提供多重优先级阻抗控制的系统和方法，其中阻抗定律同时实现并且具有给定的优先顺序。 该方法包括用于实现笛卡尔空间阻抗目标作为第一优先级的控制方案，同时还实现作为第二优先级的联合空间阻抗目标。 该方法还包括用于实现具有不同优先级的两个笛卡尔空间阻抗目标的控制方案。 该方法包括使用安装在末端执行器处的力传感器的反馈和不使用该反馈的控制方案的其他实例的控制方案的实例。

公开(公告)号：US08511964B2

公开(公告)日：2013-08-20

申请号：US12564084

申请日：2009-09-22

申请人： Douglas Martin Linn ,  Robert O. Ambrose ,  Myron A. Diftler ,  Scott R. Askew ,  Robert Platt ,  Joshua S. Mehling ,  Nicolaus A. Radford ,  Phillip A. Strawser ,  Lyndon Bridgwater ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Chris A. Ihrke ,  Matthew J. Reiland ,  Adam M. Sanders ,  David M. Reich ,  Brian Hargrave ,  Adam H. Parsons ,  Frank Noble Permenter ,  Donald R. Davis

发明人： Douglas Martin Linn ,  Robert O. Ambrose ,  Myron A. Diftler ,  Scott R. Askew ,  Robert Platt ,  Joshua S. Mehling ,  Nicolaus A. Radford ,  Phillip A. Strawser ,  Lyndon Bridgwater ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Chris A. Ihrke ,  Matthew J. Reiland ,  Adam M. Sanders ,  David M. Reich ,  Brian Hargrave ,  Adam H. Parsons ,  Frank Noble Permenter ,  Donald R. Davis

IPC分类号： B25J11/00

CPC分类号： B25J18/00 ,  B25J15/0009 ,  Y10T74/20305 ,  Y10T74/20329 ,  Y10T74/20335

摘要： A humanoid robot includes a torso, a pair of arms, two hands, a neck, and a head. The torso extends along a primary axis and presents a pair of shoulders. The pair of arms movably extend from a respective one of the pair of shoulders. Each of the arms has a plurality of arm joints. The neck movably extends from the torso along the primary axis. The neck has at least one neck joint. The head movably extends from the neck along the primary axis. The head has at least one head joint. The shoulders are canted toward one another at a shrug angle that is defined between each of the shoulders such that a workspace is defined between the shoulders.

摘要翻译： 人形机器人包括一个躯干，一双手臂，两只手，一个脖子和一个头。 躯干沿主轴延伸并呈现一对肩。 所述一对臂从所述一对肩部中的相应一个可移动地延伸。 每个臂具有多个臂关节。 颈部沿着主轴从躯干运动地延伸。 颈部至少有一个颈关节。 头部从颈部沿着主轴线可移动地延伸。 头部至少有一个头关节。 肩膀彼此倾斜，以每个肩膀之间所定义的耸肩角度相互倾斜，从而在肩膀之间定义工作空间。

公开(公告)号：US20100152898A1

公开(公告)日：2010-06-17

申请号：US12335153

申请日：2008-12-15

申请人： Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Brian Hargrave

发明人： Matthew J. Reiland ,  Robert Platt ,  Charles W. Wampler, II ,  Muhammad E. Abdallah ,  Brian Hargrave

IPC分类号： B25J13/00

CPC分类号： B25J9/1633 ,  G05B2219/39457

摘要： A system and method for controlling tendon-driven manipulators that provide a closed-loop control of joint torques or joint impedances without inducing dynamic coupling between joints. The method includes calculating tendon reference positions or motor commands by projecting a torque error into tendon position space using a single linear operation. The method calculates this torque error using sensed tendon tensions and a reference torque and internal tension. The method can be used to control joint impedance by calculating the reference torque based on a joint position error. The method limits minimum and maximum tendon tensions by projecting the torque error into the tendon tension space and then projecting ii back into joint space.

摘要翻译： 用于控制腱驱动的操纵器的系统和方法，其提供关节扭矩或关节阻抗的闭环控制，而不引起关节之间的动态联接。 该方法包括通过使用单个线性运算将扭矩误差投影到腱位置空间来计算腱参考位置或电动机命令。 该方法使用感测到的腱张力和参考扭矩和内部张力来计算该扭矩误差。 该方法可用于通过基于关节位置误差计算参考扭矩来控制关节阻抗。 该方法通过将扭矩误差投影到腱张力空间中，然后将ii投射到关节空间中来限制最小和最大肌腱张力。

公开(公告)号：US20110190934A1

公开(公告)日：2011-08-04

申请号：US12698832

申请日：2010-02-02

申请人： Matthew J. Reiland ,  Brian Hargrave ,  Robert Platt ,  Muhammad E. Abdallah ,  Frank Noble Permenter

发明人： Matthew J. Reiland ,  Brian Hargrave ,  Robert Platt ,  Muhammad E. Abdallah ,  Frank Noble Permenter

IPC分类号： G05B15/00

CPC分类号： G05B15/00 ,  B25J9/1641 ,  G05B2219/39186

摘要： An SEA architecture for controlling the torque applied by an SEA that has particular application for controlling the position of a robot link. The SEA architecture includes a motor coupled to one end of an elastic spring and a load coupled to an opposite end of the elastic spring, where the motor drives the load through the spring. The orientation of the shaft of the motor and the load are measured by position sensors. Position signals from the position sensors are sent to an embedded processor that determines the orientation of the load relative to the motor shaft to determine the torque on the spring. The embedded processor receives reference torque signals from a remote controller, and the embedded processor operates a high-speed servo loop about the desired joint torque. The remote controller determines the desired joint torque based on higher order objectives by their impedance or positioning objectives.

摘要翻译： 用于控制由SEA施加的扭矩的SEA架构，其具有用于控制机器人连杆的位置的特定应用。 SEA架构包括耦合到弹性弹簧的一端的电动机和耦合到弹性弹簧的相对端的负载，其中电动机通过弹簧驱动负载。 电机轴和负载的方向由位置传感器测量。 来自位置传感器的位置信号被发送到嵌入式处理器，其确定负载相对于电动机轴的取向以确定弹簧上的扭矩。 嵌入式处理器从遥控器接收参考扭矩信号，并且嵌入式处理器围绕期望的关节扭矩操作高速伺服回路。 遥控器通过其阻抗或定位目标基于更高阶的目标确定期望的关节扭矩。

公开(公告)号：US08525460B2

公开(公告)日：2013-09-03

申请号：US12698832

申请日：2010-02-02

申请人： Matthew J. Reiland ,  Brian Hargrave ,  Robert Platt ,  Muhammad E. Abdallah ,  Frank Noble Permenter

发明人： Matthew J. Reiland ,  Brian Hargrave ,  Robert Platt ,  Muhammad E. Abdallah ,  Frank Noble Permenter

IPC分类号： H02P7/00

CPC分类号： G05B15/00 ,  B25J9/1641 ,  G05B2219/39186

摘要： An SEA architecture for controlling the torque applied by an SEA that has particular application for controlling the position of a robot link. The SEA architecture includes a motor coupled to one end of an elastic spring and a load coupled to an opposite end of the elastic spring, where the motor drives the load through the spring. The orientation of the shaft of the motor and the load are measured by position sensors. Position signals from the position sensors are sent to an embedded processor that determines the orientation of the load relative to the motor shaft to determine the torque on the spring. The embedded processor receives reference torque signals from a remote controller, and the embedded processor operates a high-speed servo loop about the desired joint torque. The remote controller determines the desired joint torque based on higher order objectives by their impedance or positioning objectives.

摘要翻译： 用于控制由SEA施加的扭矩的SEA架构，其具有用于控制机器人连杆的位置的特定应用。 SEA架构包括耦合到弹性弹簧的一端的电动机和耦合到弹性弹簧的相对端的负载，其中电动机通过弹簧驱动负载。 电机轴和负载的方向由位置传感器测量。 来自位置传感器的位置信号被发送到嵌入式处理器，其确定负载相对于电动机轴的取向以确定弹簧上的扭矩。 嵌入式处理器从遥控器接收参考扭矩信号，并且嵌入式处理器围绕期望的关节扭矩操作高速伺服回路。 遥控器通过其阻抗或定位目标基于更高阶的目标确定期望的关节扭矩。

公开(公告)号：US08489239B2

公开(公告)日：2013-07-16

申请号：US12916803

申请日：2010-11-01

申请人： Muhammad E Abdallah ,  Robert J. Platt, Jr. ,  Matthew J Reiland ,  Brian Hargrave ,  Myron A Diftler ,  Philip A Strawser ,  Chris A. Ihrke

发明人： Muhammad E Abdallah ,  Robert J. Platt, Jr. ,  Matthew J Reiland ,  Brian Hargrave ,  Myron A Diftler ,  Philip A Strawser ,  Chris A. Ihrke

IPC分类号： G06F19/00 ,  G05B15/00 ,  G05B19/00

CPC分类号： B25J15/0009 ,  B25J9/1045

摘要： A robotic system includes a tendon-driven finger and a control system. The system controls the finger via a force-based control law when a tension sensor is available, and via a position-based control law when a sensor is not available. Multiple tendons may each have a corresponding sensor. The system selectively injects a compliance value into the position-based control law when only some sensors are available. A control system includes a host machine and a non-transitory computer-readable medium having a control process, which is executed by the host machine to control the finger via the force- or position-based control law. A method for controlling the finger includes determining the availability of a tension sensor(s), and selectively controlling the finger, using the control system, via the force or position-based control law. The position control law allows the control system to resist disturbances while nominally maintaining the initial state of internal tendon tensions.

摘要翻译： 机器人系统包括腱驱动的手指和控制系统。 当张力传感器可用时，系统通过基于力的控制律控制手指，并且当传感器不可用时，通过基于位置的控制规律来控制手指。 多个腱可以各自具有相应的传感器。 当只有一些传感器可用时，系统选择性地将符合值注入基于位置的控制律。 控制系统包括主机和具有控制过程的非暂时计算机可读介质，该控制过程由主机通过基于力或基于位置的控制定律来执行以控制手指。 用于控制手指的方法包括确定张力传感器的可用性，以及使用控制系统通过力或基于位置的控制律选择性地控制手指。 位置控制法允许控制系统抵抗干扰，同时名义上保持内部肌腱张力的初始状态。

公开(公告)号：US20120109379A1

公开(公告)日：2012-05-03

申请号：US12916803

申请日：2010-11-01

申请人： Muhammad E. Abdallah ,  Robert J. Platt, JR. ,  Matthew J. Reiland ,  Brian Hargrave ,  Myron A. Diftler ,  Philip A. Strawser ,  Chris A. Ihrke

发明人： Muhammad E. Abdallah ,  Robert J. Platt, JR. ,  Matthew J. Reiland ,  Brian Hargrave ,  Myron A. Diftler ,  Philip A. Strawser ,  Chris A. Ihrke

IPC分类号： G05B15/00

CPC分类号： B25J15/0009 ,  B25J9/1045

摘要： A robotic system includes a tendon-driven finger and a control system. The system controls the finger via a force-based control law when a tension sensor is available, and via a position-based control law when a sensor is not available. Multiple tendons may each have a corresponding sensor. The system selectively injects a compliance value into the position-based control law when only some sensors are available. A control system includes a host machine and a non-transitory computer-readable medium having a control process, which is executed by the host machine to control the finger via the force- or position-based control law. A method for controlling the finger includes determining the availability of a tension sensor(s), and selectively controlling the finger, using the control system, via the force or position-based control law. The position control law allows the control system to resist disturbances while nominally maintaining the initial state of internal tendon tensions.

摘要翻译： 机器人系统包括腱驱动的手指和控制系统。 当张力传感器可用时，系统通过基于力的控制律控制手指，并且当传感器不可用时，通过基于位置的控制规律来控制手指。 多个腱可以各自具有相应的传感器。 当只有一些传感器可用时，系统选择性地将符合值注入基于位置的控制律。 控制系统包括主机和具有控制过程的非暂时计算机可读介质，该控制过程由主机通过基于力或基于位置的控制定律来执行以控制手指。 用于控制手指的方法包括确定张力传感器的可用性，以及使用控制系统通过力或基于位置的控制律选择性地控制手指。 位置控制法允许控制系统抵抗干扰，同时名义上保持内部肌腱张力的初始状态。