Cosserat-Based Modeling and Control of Slender Soft Robots
Modélisation et Commande de Robots Souples Élancés Basées sur la Théorie de Cosserat
Résumé
Soft robots are characterized by a large number of degrees of freedom (DoFs) and highly nonlinear deformation, which makes their modeling and accurate control difficult. Therefore, scientific challenges such as the development of an exhaustive theoretical framework for dynamic modeling and control have arisen in the field of soft robotics. In this thesis, we mainly focus on the slender soft robots, which introduce two challenges, including the modeling and the model-based controller design. To address the first challenge, we develop a discrete modeling technique named piecewise linear strain (PLS) to solve the partial differential equations (PDEs) of Cosserat-based models for slender soft manipulators, based on which the associated analytic models are deduced. To solve the second challenge, different controllers based on the proposed Cosserat models have been designed.
Les robots mous sont caractérisés par un grand nombre de degrés de liberté (DDL) et une déformation fortement non linéaire, ce qui rend difficile leur modélisation et leur contrôle précis. Par conséquent, des défis scientifiques tels que le développement d'un cadre théorique exhaustif pour la modélisation et le contrôle dynamique se sont posés dans le domaine de la robotique souple. Dans cette thèse, nous nous concentrons principalement sur les robots souples élancés, ce qui introduit deux défis, notamment la modélisation et la conception de contrôleurs basées sur des modèles. Pour relever le premier défi, nous développons une technique de modélisation discrète appelée "déformation linéaire par morceaux" (PLS) pour résoudre les équations aux dérivées partielles (EDP) des modèles basés sur Cosserat pour les manipulateurs souples élancés, à partir desquels les modèles analytiques associés sont déduits. Pour relever le deuxième défi, différents contrôleurs basés sur les modèles Cosserat proposés ont été conçus.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)