Ha, Jihoon;Joo, Youngdo;Kim, Donghee;Kim, Joon-Young;Choi, Hyeung-Sik
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.6
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pp.648-657
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2014
This paper is about the study on a newly developed small waterproofed 4-axis robot arm and the analysis of its kinematics and dynamics. The structure of robot arm is designed to have Pitch-Pitch-Pitch-Yaw joint motion for inspection using a camera on itself and the joint actuator driving capacity are selected and the joint actuators are designed and test for 10m waterproofness. The closed-form solution for the robot arm is derived through the forward and inverse kinematics analysis. Also, the dynamics model equation including the damping force due to the mechanical seal for waterproofness is derived using Newton-Euler method. Using derived dynamics equation, a sliding mode controller is designed to track the desired path of the developed robot arm, and its performance is verified through a simulation.
In this paper, kinematic based walking pattern generation of biped walking robot is reviewed. Biped walking robot should be consisted of 6 Degree of Freedom(DOF) for each leg to walk properly in 3 dimensional circumstance. In this paper, simple structure of biped robot is depicted for walking pattern firstly. After fixing path of ankle of the robot, angle joints are coming from kinematic equatioins. Coordination of joints of a robot was set for dynamic analysis also. So walking pattern of a robot will be designed using dynamic equations of coordination of joint angles. Finally, setting of ankle of robot and pattern generation are key procedures of the robot walking.
This paper presents a method to optimize motion planning for industrial manipulators with redundancy. For optimal motion planning, first of all, particular inverse kinematic solution is needed to improve efficiency for manipulators with redundancy working in various environments. In this paper, we propose three kinds of methods for solving inverse kinematics problems; numerical and combined approach. Also, we introduce methods for optimal motion planning using potential function considering the order of priority. For efficient movement in industrial settings, this paper presents methods to plan motions by considering colliding obstacles, joint limits, and interference between whole arms. To confirm improved performance of robot applying the proposed algorithms, we use two kinds of robots with redundancy. One is a single arm robot with 7DOF and another is a dual arm robot with 15DOF which consists of left arm, right arm with each 7DOF, and a torso part with 1DOF. The proposed algorithms are verified through several numerical examples as well as by real implementation in robot controllers.
A mobile robot, named KAEROT, has been developed for inspection and maintenance operations in nuclear facilities. The main feature of locomotion system is the planetary wheel assembly with small wheels. This mechanism has been designed to be able to go over the stairs and obstacles with stability. This paper presents the inverse kinematic solution that is to be operated by remote control. The automatic stair climbing algorithm is also proposed. The. proposed algorithms generates the moving pathes of small wheels and calculates the angular velocity of 3 actuation wheels. The results of simulations and experiments are given for KAEROT peformed on the irregular stairs in laboratory. It is shown that the proposed algorithm provides the lower inclination angle of the robot body and increases its stability during navigation.
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.
In this paper, kinematic design and multi-body dynamics analysis were conducted to develop a small manipulator platform for automating the maintenance of structures made of composite materials. To design manipulator kinematically, the existing composite repair process was considered. The 3D design was conducted after selecting the basic specifications of manipulator and end-effecter in consideration of the patch lamination process for repair. Then, variables necessary for simulation and control were generated in MATLAB through inverse kinematic analysis. To evaluate the structural stability of platform, multibody dynamics analysis was conducted using Altair Inspire and Optistruct. Based on the simulation conducted in Inspire, multibody dynamics analysis was conducted in Optistruct, and structural stability was verified through the results of maximum displacement and Von-Mises stress over time. To verify the design, manufacturing and controlling of platform were conducted and compared with the simulation. It was confirmed that the actual repair process path and the simulation showed a good agreement.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.3
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pp.143-151
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2001
Machine tool errors have to be characterized and predicted to improve machine tool accuracy. A real-time error compensation system has been developed based on volumetric error synthesis model which is composed of machine tool errors. This paper deals with new algorithm about verification of machine tool errors. This new algorithm uses a simplified volumetric error synthesis model. This simplified model is constructed with only main components among the error components of the machine. The main error components are analyzed by ball bar test of hemispherical helix. The novel measurement method using ball bar system has many advantages which are more efficient, easier to use than conventional measurement system.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.05a
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pp.703-707
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2000
Machine tool errors have to be characterized and predicted to improve machine tool accuracy. A real-time error compensation system has been developed based on volumetric error synthesis model which is composed of machine tool errors. This paper deals with new algorithm about verification of machine tool errors. This new algorithm uses a simplified volumetric error synthesis model. This simplified model is constructed with only main components among the error components of the machines. This main error components are analyzed by three-dimensional helical ball bar test. By substituting result of helical ball bar test fer simplified model, we could find that obtained error components are closed to real error components.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1996.11a
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pp.1004-1011
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1996
This paper covers the technology developmental stage work for the automatic ammunition loading system mainly focusing on the controller design of the electro-hydranlic type direct drive multi-axis manipulator. Mathematical model of the plant derived and PIDM servo-controller structured. Comparative study between the analytical and experimental work has been carried out to help understand the response property of the direct dine multi-axis robot. In the direct drive robot, non-negligible amount of disturbance and load Induced dynamics variation are transmitted to the drive axis and nonlinearity is highly observed. Thereupon a robust controller Implementing time-delay control law is proposed, and computer simulation confirms the possibility for the time-delay control application against the unpredictable disturbance and load-Induced dynamics variation.
본 연구에서는 서비스 역할을 수행하는 6축 모듈형 매니퓰레이터 개발을 목표로 하며, 최종 기술 사양에 따른 설계를 진행하는 과정에서 기구의 섬세한 동작을 효율적으로 제어하기 위해 로봇 제어 소프트웨어의 오픈소스 환경인 ROS를 사용한다. 매니퓰레이터의 동작 설계를 ROS 기반에서 제어하기 위해 중요한 기본 환경을 구축하였으며, 특히 로봇 모델링을 위한 시각화를 위해 URDF파일에 해당 매니퓰레이터의 필수 파라미터값들을 지정하여 적용하였고, 전체 동작 시나리오에 맞춰 매니퓰레이터가 특정 자세를 취할 경우의 역기구학적인 해석과 그에 따른 경로를 생성하도록 매니퓰레이터의 라이브러리인 MoveIt을 활용하여 시각적으로 표현하고 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 설계한 ROS 환경 설계 방법을 바탕으로 MCU와의 통신을 통해 모터의 실시간 각도 값을 제어하고, 3D 깊이 카메라의 거리정보와 이미지 정보의 융합을 통해 로봇의 서비스 내용의 개선을 기대할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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