Balancing Control of a Two Wheeled Mobile Robot System

두 바퀴로 구동하는 이동로봇 시스템의 균형 제어

  • 이형직 (주식회사 만도) ;
  • 정슬 (충남대학교 메카트로닉스공학과)
  • Received : 2011.03.28
  • Published : 2011.11.25

Abstract

This paper presents implementation and control of a two wheeled mobile robot system which consists of two systems, an inverted pendulum system and a mobile robot system. Control purpose is to regulate its balancing and navigation. The balancing robot has advantages of one point turning and robust balancing against disturbances from the ground. Simulation studies of local and global control methods are performed. Since the robot is implemented to have a symmetrical structure, simple linear control algorithms are used for balancing and navigation. Low cost sensors such as gyro and tilt sensor are fused together to detect the inclined angle. Experimental studies of following desired circular trajectory are conducted.

본 논문에서는 역진자 시스템과 이동로봇 시스템의 두 시스템으로 구성된 두 바퀴 구동 이동로봇의 구현 및 제어에 대해 논한다. 제어 목적은 균형을 유지하며 이동하는 것이다. 밸런싱 로봇은 한 점에서 회전이 가능하고 바닥으로 부터의 외란에 강건한 균형을 유지한다. 국부 및 전역 좌표계에서의 제어방식의 시뮬레이션을 수행하였다. 로봇이 대칭을 이루도록 만들어졌기 때문에 균형과 주행제어에 간단한 선형 제어기를 사용하였다. 기울어진 각도를 추출하기 위해 자이로와 기울기 센서를 융합하여 사용하였다. 주어진 원형 경로를 주행하는 실험을 수행하였다.

Keywords

References

  1. F. Grasser, A. D'Arrigo, S. Colmbi, and Alfred C. Rufer, "JOE: A Mobile, Inverted Pendulum", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 49, no. 1, pp.107-114, 2002. https://doi.org/10.1109/41.982254
  2. "Segway" , http://www.segway.com
  3. "PUMA", http://www.segway.com
  4. K. Pathak, J. Franch, and S. K. Agrawal, "Velocity Control of a Wheeled Inverted Pendulum by Partial Feedback Linearization", IEEE Conference on Decision and Control, pp.3962-3967, 2004.
  5. S. H. Jeong and T. Takahashi, "Wheeled Inverted Pendulum Type Assistant Robot : Inverted Mobile, and Sitting Motion", IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.1932-1937, 2007.
  6. S. M. Boskovich, "A Two wheeled Robot Control system", IEEE WESCON 1995.
  7. J. S. Noh, G. H. Lee, and S. Jung , "Position Control of a Mobile Inverted Pendulum System Using Radial Basis Function Network", International Journal of Control, Automation and Systems, vol.8, no.1, pp. 157-162, 2010. https://doi.org/10.1007/s12555-010-0120-0
  8. R. Imaumra, T. Takei, and S. Yuta, "Sensor Drift Compensation and Control of a Wheeled Inverted Pendulum Mobile Robot", Advance Motion Control, IEEE International Workshop on Motion Control, pp.137-142, 2008.
  9. A.-J. Baerveldt and R., Klang "A low-cost and low-weight attitude estimation system for an autonomous helicopter", IEEE international conference on intelligent engineering systems, pp. 391-395, 1997.
  10. X. Y. Chen, "Modeling Random Gyro Drift by Time Series neural networks and by traditional method", IEEE Int. Conf. Neural Networks & Signal Processing, pp.810-813, 2003.
  11. 이형직, "밸런싱 매커니즘을 이용한 일인용 운반차 의 제작 및 제어", 충남대학교 석사 논문, 2009.
  12. Y. Kanayama, Y. Kimura, F. Miyazaki, and T. Noguchi, "A stable tracking control method for an autonomous mobile robot," IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 384-389, 1990.