Human rights at poor working condition is the severe problem in modern manufacturing system. The industrial dual-arm robot is being developed to meet these social issues fundamentally. The dual-arm robot can work instead of human workers. We developed the new dual-arm robot for manufacturing mobile phone and TV. It has advantages such as the solo controller for both arms, the human sized body and arms. The software platform for the industrial dual-arm robot is being developed which has strength in its convenience and intelligence compared to conventional the robot software platforms. Here the development of the dual-arm robot software platform is introduced.
The study on dual arm robot manipulator which consists of two 6-DOF srms and one 2-DOF torso is introduced. This dual arm robot manipulator is designed for automation of assembly process in automotive manufacturing line. Each industrial 6-DOF arm can be used as a stand-alone type of industrial robot manipulator with 6-DOF and as a manipulator part of dual arm robot at the same lime. These structures help the robot maker willing to succeed in emerging market of dual arm robots have the high competitive power for the current industrial robot market and the emerging market of dual arm robot at the same time. The research results of the design concept, workspace analysis and the PC-based controller will be introduced.
본 논문에서는 바닥작업용 서비스 로봇을 위한 두 팔 매니퓰레이터의 개발 및 제어에 관한 연구를 기술하였다. 6자유도의 매니퓰레이터를 설계하였으며, 그 중 5자유도 매니퓰레이터를 제작하였다. 제작된 매니퓰레이터의 순기구학과 역기구학을 해석하고 시뮬레이션을 수행하여 기구학을 검증하였다. 실제로 역기구학을 바탕으로 로봇 팔을 제작하여 제어하였다. 양팔의 동작 성능을 확인하기 위해 오른쪽 팔과 왼쪽 팔을 각각 따로 제어하여 서로 다른 경로를 추종하는 실험을 수행하였다. 실험결과를 통해 기구학 분석을 검증하였으며, 시스템의 동작 여부를 확인할 수 있었다.
While anthropomorphic robots are gaining interest, dual-arm robots are widely used in the industrial environment. Many methods exist in order to implement bimanual tasks by dual-arm robot. However, kinesthetic teaching is used in this paper. This paper suggests three different kinesthetic teaching methods that can implement most of the human task by the robot. The three kinesthetic teaching methods are joint level, task level, and contact level teaching. The task introduced in this paper is box packing, which is a popular and complex task in industrial environment. The task is programmed into the dual-arm robot by utilizing the suggested kinesthetic teaching method, and this paper claims that most tasks can be implemented by using the suggesting kinesthetic teaching methods.
There is an increasing need for manufacturing systems to produce batches in small quantities. Such manufacturing systems are significantly difficult to develop with conventional automation equipment. Recently, several research groups have applied industrial dual-arm robots to cell production lines. A synchronization method for robots is necessary for the cell production process when robots work in a shared workspace. Conventional automation factories do not need this method because the main control system operates all of the machines or robots. However, our intended application for the developed robot is in small manufacturing environments that cannot install an expensive main control system. We propose an inexpensive and high-performance method with a simple digital in/out channel using a real-time communication protocol. The developed method was validated in a pilot production line for cellular phone packing.
A cost-function based on manipulability and compatibility is designed to determine assembly motions of two cooperating manipulators. Assembly motions are planned along the direction maximizing performance indices to improve control performance of the two manipulators. This paper proposes bimanual task compatibility by defining cost functions. The proposed cost functions are applied and compared to the bimanual assembly task. The problem is formulated as a constrained optimization considering assembly constraints, position of the workpieces, and kinematics and redundancy of the bimanual robot. The proposed approach is evaluated with simulation of a peg-in-hole assembly with an L-shaped peg and two 3-dof manipulators.
The objective of this research is to verify the quantitative efficiency of a bimanual robotic task. Bimanual robots can realize dexterous and complicated motions using two cooperating arms. However, its motion planning and control method are not simple for implementing flexible tasks such as assembly. In this paper, the proposed motion planning method is used to find an optimal solution satisfying a designed cost function and constraints with regard to the kinematics and redundancy of the bimanual robot. The simulation results show that the lifetime of the manipulator can be changed by the proposed cost function consisting of angular velocity and angular acceleration of each joint in the same assembly task.
This paper proposes a cooperative control algorithm for a dual-arms robot which is carrying an object to the desired location. When the dual-arms robot is carrying an object from the start to the goal point, the optimal path in terms of safety, energy, and time needs to be selected among the numerous possible paths. In order to quantify the carrying efficiency of dual-arms, DAMM (Dual Arm Manipulability Measure) has been defined and applied for the decision of the optimal path. The DAMM is defined as the intersection of the manipulability ellipsoids of the dual-arms, while the manipulability measure indicates a relationship between the joint velocity and the Cartesian velocity for each arm. The cost function for achieving the optimal path is defined as the summation of the distance to the goal and inverse of this DAMM, which aims to generate the efficient motion to the goal. It is confirmed that the optimal path planning keeps higher manipulability through the short distance path by using computer simulation. To show the effectiveness of this cooperative control algorithm experimentally, a 5-DOF dual-arm robot with distributed controllers for synchronization control has been developed and used for the experiments.
The paper presents how to update impedance control parameters for dual-arm manipulators using EMG signals and motions of the operator. Since the hand motions of the dual-arm are modeled to be the mass-spring-damper system in this paper, the impedance parameter update method is an important issue to reflect the operator's force. However, task space inertia to be used as the mass parameter goes to infinity if the manipulator approaches a kinematic singularity. To alleviate this issue, the impedance (stiffness and damping) parameters are divided with a diagonal element of the task space inertia. Also, the stiffness and damping matrices are updated using the normalized EMG signals captured from the operator's forearm. Through this process, the motion of the dual-arm manipulator is more stabilized even though it approaches the kinematic singularity.
본 논문은 근육 동작시의 뇌파의 출력을 통해 불확실성이 상당히 존재하는 EEG 신호 안에서 좌우완 근육의 동작이나 사용자의 의지가 포함된 근육 신호 출력 시의 특정 부위 뇌파를 추출하여 좌우 동작 구분이 가능한 뇌파의 특징 벡터를 찾아낼 수 있는지를 확인한다. 일반적인 표면 근전도와 비침습적인 방식의 뇌파 추출 방법으로는 내부 신경 전달에 의한 이온화 정도와 전기 전도도의 크기를 통해서 그 동작 신호인지 구분할 수 있는 방법이 존재하지 않는다. 일반 로봇 제어 시스템이나 전기 신호를 통한 관절 및 모터 제어의 경우는 특정 신호의 전달 및 피드백 제어를 통해 관절 및 로봇 제어기를 제어할 수 있는 신호를 확인할 수 있지만, 인간의 인체는 정확한 뇌와 근육간의 프로토콜을 찾을 근거가 부족하다. 따라서 본 논문에서는 피험자의 동작이 이루어질 경우의 뇌파 분석을 통해 좌완의 신호와 우완의 신호를 특정할 만한 근거 신호 또는 특징 벡터를 추출할 수 있는지 확인하기 위해 CSP(Common Spatial Pattern) 필터의 적용 결과 활용하여 효율성을 검증한다. 더불어 검증을 위한 실험 설계를 통해 데이터를 획득하고, 필터 적용 유무에 따른 결과의 변화가 어떠한지 검증하며 구분 정확도를 높일 수 있는 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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