Reinforcement learning control of a humanoid robotic hand actuated by shape memory alloy

形状记忆合金* 仿人机器人 强化学习 控制器(灌溉) PID控制器 计算机科学 控制理论(社会学) 控制工程 人工智能 机器人 工程类 控制(管理) 农学 算法 生物 温度控制
作者
Mingfang Liu,Zhirui Zhao,Wei Zhang,Lina Hao
出处
期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science [SAGE]
卷期号:235 (21): 5736-5744 被引量:7
标识
DOI:10.1177/0954406220982019
摘要

Humanoid robotic hand actuated by shape memory alloy (SMA) represents a new emerging technology. SMA has a wide range of potential applications in many different fields, ranging from industrial assembly to biomedicine applications, due to the characteristic of high power-to-weight ratio, low driving voltages and noiselessness. However, nonlinearities of SMA and complex dynamic models of SMA-based robotic hands result in difficulties in controlling. In this paper, a humanoid SMA-based robotic hand composed of five fingers is presented with the ability of adaptive grasping. Reinforcement learning as a model-free control strategy can search for optimal control of systems with nonlinear and uncertainty. Therefore, an adaptive SA-Q-Learning (ASA-Q-learning) controller is proposed to control the humanoid robotic finger. The performance of ASA-Q-learning controller is compared with SA-Q-learning and PID controller through experimentation. Results have shown that ASA-Q-learning controller can control the humanoid SMA-based robotic hand effectively with faster convergence rate and higher control precision than SA-Q-learning and PID controller, and is feasible for implementation in a model-free system.

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