• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.36 no.2
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• pp.131-143
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• 2009

Based on the fact that a human being walks naturally and stably with consuming a minimum energy, this paper proposes a new method of generating a natural gait of 5-link biped robot like human by analyzing a COG (Center Of Gravity) trajectory of human's gait. In order to generate a natural gait pattern for 5-link biped robot, it considers the COG trajectory measured from human's gait images on the sagittal and frontal plane. Although the human and 5-link biped robot are similar in the side of the kinematical structure, numbers of their DOFs(Degree Of Freedom) are different. Therefore, torques of the human's joints cannot are applied to robot's ones directly. In this paper, the proposed method generates the gait pattern of the 5-link biped robot from the GA algorithm which utilize human's ZMP trajectory and torques of all joints. Since the gait pattern of the 5-link biped robot model is generated from human's ones, the proposed method creates the natural gait pattern of the biped robot that minimizes an energy consumption like human. In the side of visuality and energy efficiency, the superiority of the proposed method have been improved by comparative experiments with a general method that uses a inverse kinematics.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2004.05a
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• pp.153-156
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• 2004

이 연구에서는 동작 포착 데이터에서 최적의 동작을 얻기 위한 비용과 시간을 줄이고, 캐릭터의 체형 크기에 무관하게 복합 지형에서 적응적인 이동 동작을 빠르고 효율적으로 생성하는 방법을 제안한다. 즉 캐릭터의 신장이나 걷는 속도, 걸음폭 등의 매개변수들을 사용하여 평지면, 경사면, 계단면 그리고 굴곡면 등 다양한 지형에서의 달리기 동작을 생성하며 역운동학(Inverse Kinematics) 개념을 적용하여 관절들의 위치나 각도를 산출하고 관절의 이동 궤적을 계산하기 위해 큐빅 스플라인 곡선을 활용한다.

• Journal of the Korea Computer Graphics Society
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• v.10 no.2
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• pp.42-50
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• 2004

캐릭터 애니메이션 기술의 발달로 가상공간에 애니메이트되는 캐릭터의 수가 점점 증가되고 있으며, 캐릭터 자체 골격구조의 관절 개수와 캐릭터를 덮고 있는 메쉬의 폴리곤 개수도 점점 증가하는 추세이다. 따라서, 실시간 가상환경에서 다수의 캐릭터를 전처리 과정 없이 시뮬레이션할 경우 전체 군중시스템 성능의 저하가 예상된다. 본 논문에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위해 모션 다단계(motion level-of-detail) 기법을 제시한다. 모션 단순화 기법은 캐릭터의 움직임을 제어하는 골격(관절)구조와 캐릭터의 형태를 시각적으로 표현하는 기하(메쉬)구조를 단순화 하는 방법으로 기존 동작과 단순화된 동작의 차이를 최소화 한다. 골격구조 단순화를 위한 JPC(joint posture clustering)방법은 특정 관절의 연속된 모션 시퀀스에서의 유사 자세 집단을 추출하여 하나의 자세로 표현하는 방법으로, 모션의 특성에 따라 동적으로 관절을 단순화하여 관절 시뮬레이션 시간을 줄이는 방법이다. JPC방법은 골격구조가 시간에 따라 동적으로 변형되기 때문에 골격구조의 계층구조를 재 구축할 시간이 필요하지만, 기존 동작과 유사성을 잃지 않는 단순화된 동작 생성이 가능하다. 유사 자세 집단을 추출하기 위해 전체 모션 시퀀스에서 관절의 프레임간 자세 차이를 수식화하여 테이블 형태로 구성하고 이를 통해 기존 동작의 유사성을 잃지 않으며 관절의 단순화 율을 최대화 할 수 있는 알고리즘을 제시한다. 또한, 실시간 군중 환경의 성능을 더욱 향상시키기 위해 시간에 따라 변형되는 캐릭터 메쉬의 단순화 기법을 적용한다. 실험결과 모션 다단계 기법은 실시간 군중환경에서 캐릭터의 수가 많고 복잡한 골격구조와 기하구조로 구성된 관절 궤적의 변화가 심하지 않은 동작에 대해 특히 효율적이다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.133-140
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• 1993

In this paper, we prpose a method for tracking optimally a spatial trajectory of the end-effector of flexible robot arms with multiple joints. The proposed method finds joint trajectories and joint torques necessary to produce the desired end-effector motion of flexible manipulator. In inverse kinematics, optimized joint trajectories are computed from elastic equations. In inverse dynamics, joint torques are obtained from the joint euqations by using the optimized joint trajectories. The equations of motion using finite element method and virtual work principle are employed. Optimal control is applied to optimize joint trajectories which are computed in inverse kinematics. The simulation result of a flexible planar manipulator is presented.

• The Journal of Korea Robotics Society
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• v.8 no.2
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• pp.92-103
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• 2013

Humanoid robot is the most intimate robot platform suitable for human interaction and services. Biped walking is its basic locomotion method, which is performed with combination of joint actuator's rotations in the lower extremity. The present work employs humanoid robot simulator and numerical optimization method to generate optimal joint trajectories for biped walking. The simulator is developed with Matlab based on the robot structure constructed with the Denavit-Hartenberg (DH) convention. Particle swarm optimization method minimizes the cost function for biped walking associated with performance index such as altitude trajectory of clearance foot and stability index concerning zero moment point (ZMP) trajectory. In this paper, instead of checking whether ZMP's position is inside the stable region or not, reference ZMP trajectory is approximately configured with feature points by which piece-wise linear trajectory can be drawn, and difference of reference ZMP and actual one at each sampling time is added to the cost function. The optimized joint trajectories realize three phases of stable gait including initial, periodic, and final steps. For validation of the proposed approach, a small-sized humanoid robot named DARwIn-OP is commanded to walk with the optimized joint trajectories, and the walking result is successful.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.4
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• pp.2370-2378
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• 2015

This paper proposes an algorithm using Lagrange interpolation method to realize trajectory planning for torque minimization of robot manipulators. For the algorithm, position constraints of robot manipulators should be given and the stability of robot manipulators should be satisfied. In order to avoid Runge's phenomenon, we set up time interpolation points using Chebyshev interpolation points. After that, we found suitable angle which corresponds to the points and then we got trajectories of joint's angle, velocity, acceleration using Lagrange interpolation method. We selected performance index for torque consumption optimization of robot manipulator. The method went through repetitive computation process to have minimum value of the performance index by calculated trajectory. Through the process, we could get optimized trajectory to minimize torque and performance index and guarantee safety of the motion for manipulator performance.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.11
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• pp.1391-1398
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• 2011

Biomechanical analysis of arm motion during steering was performed using a motion analysis technique. Three-dimensional position data for each part of arm are fed into an interactive model combining a musculoskeletal arm model and the mechanical steering system to calculate joint angles and torques using inverse kinematic and dynamic analyses, respectively. The analysis shows that elbow pronation/supination, wrist flexion/extension, shoulder adduction/abduction, and shoulder flexion/extension have significant magnitudes. Sensitivity analysis of the arm joint motion with respect to seating posture and steering wheel configuration is carried out to investigate the qualitative influence of the seating posture and driver's seat configuration on the steering behavior.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.18 no.5
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• pp.634-642
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• 1993

In this paper a new trajectory control method is proposed for a robot manipulator using a time delay neural network(TDNN) as a feedforward controller with an algorithm to learn inverse dynamics of the manipulator. The TDNN structure has so favorable characteristics that neurons can extract more dynamic information from both present and past input signals and perform more efficient learning. The TDNN neural network receives two normalized inputs, one of which is the reference trajectory signal and the other of which is the error signals from the PD controller. It is proved that the normalized inputs to the TDNN neural network can enhance the learning efficiency of the neural network. The proposed scheme was investigated for the planar robot manipulator with two joints by computer simulation.

• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.4 no.3
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• pp.41-49
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• 1990

본 연구는 산업현장에서 요구되고 있는 공장자동화의 한 분야로 다관절이 로보트의 비집중 제어기버에 관해 고찰한 것이다. 제안한 기법은 매니퓰레이터가 원하는 궤적에 정확히 진행할 수 있도록 각 링크별로 차원이 낮은 부시스템으로 모델링하여 분산제어를 실시 함으로서 실시간 제어를 용이하게 할 수 있는 방식이다. 각 부시스템의 제어기는 관절별로 제어하는 궤환 제어기, 전향 제어기 및 보호신호기 등으로 구성되고, 이들 제어기의 이득을 조정함으로서 매니퓰레이터를 제어하는 것이다. 또한 제안한 비집중 적응 제어기를 2-링크 매니퓰레이터에 시뮬에이션한 결과 강하게 결합된 동력학과 부하의 변화에도 불구하고 제안한 기법이 원하는 궤적에 양호하게 진행함을 알 수 있었다.

• Journal of the Korea Computer Graphics Society
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• v.5 no.2
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• pp.25-32
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• 1999

본 논문은 한 캐릭터의 동작을 다른 캐릭터에게도 이용 가능하도록 실시간으로 동작을 변환하는 알고리즘을 제시한다. 본 알고리즘은 작업 우선 순위를 고려한 폐루프 역 변화율 제어(closed-loop inverse rate control)에 기반하고 있다. 최우선 순위의 작업으로서 캐릭터간의 앤드이펙터들의 궤적의 차이를 줄이도록 하고, 다음 우선 순위의 작업으로 잉여 자유도를 이용하여 캐릭터간의 관절각의 차이를 최소화함으로서 전체 동작 변환이 수행된다. 동작 변환은 온라인으로 이루어지므로 모션 캡쳐시 변환되는 동작을 화면상에서 실시간으로 볼 수 있다. 따라서 동작을 수행하는 사람이 원하는 결과가 얻어질 때까지 화면을 보면서 동작을 변화시킬 수 있으며 이는 오프라인 알고리즘에 비해 보다 효과적인 인터액션을 가능하게 한다.