Robust Multimodal Indirect Sensing for Soft Robots Via Neural Network-Aided Filter-Based Estimation

稳健性(进化) 机器人 计算机科学 卡尔曼滤波器 软传感器 水准点(测量) 估计员 控制理论(社会学) 控制工程 人工智能 工程类 过程(计算) 操作系统 控制(管理) 地理 化学 大地测量学 统计 基因 生物化学 数学
作者
Junn Yong Loo,Ze Yang Ding,Vishnu Monn Baskaran,Surya G. Nurzaman,Chee Pin Tan
出处
期刊:Soft robotics [Mary Ann Liebert]
卷期号:9 (3): 591-612 被引量:56
标识
DOI:10.1089/soro.2020.0024
摘要

Sensory data are critical for soft robot perception. However, integrating sensors to soft robots remains challenging due to their inherent softness. An alternative approach is indirect sensing through an estimation scheme, which uses robot dynamics and available measurements to estimate variables that would have been measured by sensors. Nevertheless, developing an adequately effective estimation scheme for soft robots is not straightforward. First, it requires a mathematical model; modeling of soft robots is analytically demanding due to their complex dynamics. Second, it should perform multimodal sensing for both internal and external variables, with minimal sensors, and finally, it must be robust against sensor faults. In this article, we propose a recurrent neural network-based adaptive unscented Kalman filter (RNN-AUKF) architecture to estimate the proprioceptive state and exteroceptive unknown input of a pneumatic-based soft finger. To address the challenge in modeling soft robots, we adopt a data-driven approach using RNNs. Then, we interconnect the AUKF with an unknown input estimator to perform multimodal sensing using a single embedded flex sensor. We also prove mathematically that the estimation error is bounded with respect to sensor degradation (noise and drift). Experimental results show that the RNN-AUKF achieves a better overall performance in terms of accuracy and robustness against the benchmark method. The proposed scheme is also extended to a multifinger soft gripper and is robust against out-of-distribution sensor dynamics. The outcomes of this research have immense potentials in realizing a robust multimodal indirect sensing in soft robots.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
Owen应助只想快点毕业采纳,获得10
3秒前
4秒前
打打应助研友_LN3NWn采纳,获得10
4秒前
5秒前
李健的粉丝团团长应助shun采纳,获得10
5秒前
小王发布了新的文献求助10
6秒前
Zhusy发布了新的文献求助10
7秒前
zzh319完成签到,获得积分10
7秒前
li完成签到 ,获得积分10
7秒前
江祁发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
9秒前
晶晶发布了新的文献求助10
10秒前
风趣琦发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
shun完成签到,获得积分10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
King完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
Mr.Ren发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
北极星发布了新的文献求助10
17秒前
完美世界应助xmhxpz采纳,获得10
18秒前
18秒前
20秒前
Jamc1n发布了新的文献求助10
20秒前
藏识发布了新的文献求助200
21秒前
充电宝应助妥妥酱采纳,获得10
21秒前
ChatGPT发布了新的文献求助10
21秒前
江祁完成签到,获得积分10
22秒前
活力的笙发布了新的文献求助10
23秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
陈末应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得20
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 851
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
Synthesis and properties of compounds of the type A (III) B2 (VI) X4 (VI), A (III) B4 (V) X7 (VI), and A3 (III) B4 (V) X9 (VI) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5416954
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4533002
关于积分的说明 14137871
捐赠科研通 4449072
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2440575
邀请新用户注册赠送积分活动 1432430
关于科研通互助平台的介绍 1409858