Markovian Transparency Control of an Exoskeleton Robot

Autor(es)

Escalante, Felix M. ; dos Santos, Leonardo F. ; Moreno, Yecid ; Siqueira, Adriano A. G. ; Terra, Marco H. ; Boaventura, Thiago

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: IEEE ROBOTICS AND AUTOMATION LETTERS; v. 8, n. 2, p. 8-pg., 2023-02-01.

Resumo

In wearable robotics, certain applications require the robot to be transparent, i.e., imperceptible to the user. This is a very difficult cooperative control task due to the inherent coupling between human and robot, unpredictable human movements, and user-dependent behavior. In this letter, we propose a novel transparency controller based on discrete-time Markovian jump linear systems to minimize the human-robot interaction forces of an exoskeleton robot during walking. Our model-based stochastic control approach describes a gait cycle as an event-dependent Markov chain and uses a given transition matrix to switch between them. An IMU-based Kalman filter is used to perform real-time human state estimation and gait phase detection. The robustness and effectiveness of the proposed controller are demonstrated with experiments on a lower-limb exoskeleton driven by series elastic actuators. (AU)

• Processo FAPESP: 19/05937-7 - Estratégias adaptativas híbridas para exoesqueletos de membros inferiores
• Beneficiário: Adriano Almeida Gonçalves Siqueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/09244-6 - Benchmark de controladores de impedância
• Beneficiário: Leonardo Felipe Lima Santos dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 18/15472-9 - Controle de impedância de atuadores hidráulicos para robôs com pernas e braços
• Beneficiário: Thiago Boaventura Cunha
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 22/06634-0 - Implementação de estratégias de controle de força e impedância para robôs com pernas e braços em aplicações de interação física.
• Beneficiário: Felix Mauricio Escalante Ortega
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico