This paper presents a real-time haptic rendering method for a realistic force feedback in a remote environment with varying communication time-delay. The remote environment is assumed as a virtual environment based on a computer graphics, for example, on-line shopping mall, internet game and cyber-education. The properties of a virtual object such as stiffness and viscosity are assumed to be unknown because they are changed according to the contact position and/or a penetrated depth into the object. The DARMAX model based output estimator is proposed to trace the correct impedance of the virtual object in real-time. The output estimator is developed on the input-output relationship. It can trace the varying impedance in real-time by virtue of P-matrix resetting algorithm. And the estimator can trace the correct impedance by using a white noise that prevents the biased input-output information. Realistic output forces are generated in real-time, by using the inputs and the estimated impedance, even though the communication time delay and the impedance of the virtual object are unknown and changed. The generated forces trace the analytical forces computed from the virtual model of the remote environment. Performance is demonstrated by experiments with a 1-dof haptic device and a spring-damper-based virtual model.
This paper proposed the implementation of haptic-based robot which is following a human by using fundamental sensors on robot arms without additional sensors. Joints in the robot arms have several motors, and their angles can be read out by these motors when a human pushes or pulls the robot arms. So these arms can be used as haptic sensors. The implemented robot follows a human by interacting with robot arms and human hands, as a human follows a human by hands.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.1
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pp.54-61
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2014
This paper proposes a driver supportive device with haptic cue function which can transmit optimal gear shifting timing to a driver without requiring the driver's visual attention. Its performance is evaluated under vehicle model considering automotive engine, transmission and vehicle body. In order to achieve this goal, a torque feedback device is devised and manufactured by adopting the MR (magnetorheological) fluid and clutch mechanism. The manufactured MR clutch is then integrated with the accelerator pedal to construct the proposed haptic cue device. A virtual vehicle emulating a four-cylinder four-stroke engine, manual transmission system of a passenger vehicle and vehicle body is constructed and communicated with the manufactured haptic cue device. Control performances including torque tracking and fuel efficiency are experimentally evaluated via a simple feed-forward control algorithm.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.6
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pp.86-94
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2019
This paper describes the development of unmanned vehicle remote control system which is configured with steering and accelerating/braking hardware to improve the sense of reality and safety of control. Generally, in these case of the remote control system, a joystick-type device is used for steering and accelerating/braking control of unmanned vehicle in most cases. Other systems have been developing using simple steering wheel, but there is no function of that feedback the feeling of driving situation to users and it mostly doesn't include the accelerating/braking control hardware. The technology of feedback means that a reproducing the feeling of current driving situation through steering and accelerating/braking hardware when driving a vehicle in person. In addition to studying feedback technologies that reduce unfamiliarity in remote control of unmanned vehicles, it is necessary to develop the remote control system with hardware that can improve sense of reality. Therefore, in this study, the reliable remote control system is developed and required system specification is defined for applying force-feedback haptic control technology developed through previous research. The system consists of a steering-wheel module similar to a normal vehicle and an accelerating/braking pedal module with actuators to operate by feedback commands. In addition, the software environment configured by CAN communication to send feedback commands to each modules. To verify the reliability of the remote control system, the force-feedback haptic control algorithms developed through previous research were applied, to assess the behavior of the algorithms in each situation.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.4
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pp.225-233
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2011
In this paper, we propose a remote control station based on the awareness of various combat field situation in order for operating multiple unmanned ground vehicles. Our remote control station is capable of sending a variety of messages designed for carrying out the skillful movement for collaborate among unmanned ground vehicles, gathering the information related with combat field situation, and completing the assigned missions which are described by operator in advance. To verify the effectiveness of our proposal, we develop the sophisticated remote control station and conduct a great many remote operating tests for multiple unmanned ground vehicles.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.12
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pp.1041-1047
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2002
It is known that parallel-type mechanisms have many singularities than serial-type mechanisms. In haptic application, these singularities deteriorate the system performance when the haptic system displays the reflecting force. Moreover, different from general manipulators, haptic systems can't avoid the singular point because they are operated by user's random motion command. Although many singularity-free algorithms for serial mechanisms have been proposed and studied. singularity-free algorithms for parallel haptic application have not been deeply discussed. In this paper, various singularity-free algorithms, which are appropriate to parallel haptic system, will be discussedand evaluated.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.12
no.3
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pp.277-283
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2006
A recently proposed method for stabilizing haptic interfaces and teleoperation systems was tested with a 'PHANToM' commercial haptic device. The 'Passivity Observer' (PO) and 'Passivity Control1er' (PC) stabilization method was applied to stabilize the system but also excited a high frequency mode in the device. To solve this problem, we propose a method to use a timevarying desired energy threshold instead of fixed zero energy threshold for the PO, and make the actual energy input follow the timevarying energy threshold. With the time-varying energy threshold, we make the PC control action smooth without sudden impulsive behavior by distributing the dissipation. The proposed new PO/PC approach is applied to PHANToM with high stiffness (K = 5000N/m), and stable and smooth contact is guaranteed. Resetting and active environment display problems also can be solved with the reference energy following idea.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.4
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pp.283-295
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2009
Haptics technology allows one to interact with virtual environments, augmented environments, and real environments providing tactual sensory information. Science and technology of haptics can in general be classified into three groups: machine haptics, computer haptics, and human haptics. This paper surveys the state-of-the-art of haptic control technology for virtual environments and teleoperation (real environments) and then proposes possible future research directions in the following areas: haptic stability control, bilateral teleoperation control, and stability enhancement control.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.51
no.10
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pp.439-445
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2002
In this paper force feedback control system is investigated for improving the quality of the haptic feedback in virtual reality applications. We suggested the method of controlling the haptic device and modelling the virtual environment. Haptic device is composed of five bar link structure, voice coil motor, control board, and virtual environment modeling program. We applied voice coil motor in the actuating system for simple structure and easy control. Virtual environment modelling is constructed in PC, and the control signals of the actuators and the encoder data are transferred to the control system through USB. Experiment is performed to evaluate the characteristics of the haptic device.
This paper shows how to implement force reflection for a needle insertion problem. The target is a needle spine biopsy simulator for tumor inspection by needle insertion. Simulated force is calculated from the relationship of volume graphic data and the orientation and Position of the needle, and it is generated using PHANTOM$^{TM}$. To generate realistic force reflection, the directional force of the needle has been generated by tissue model. The other rotational force is generated using a pivot to keep the needle in the initial inserted direction after puncturing the skin. Since the used haptic device has limitation for generating high stiffness and large damping, scale downed model and digital filter are used to stabilize the system.m.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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