The hybrid positon/force control is required when two or more robots perform a coorperative task in a uncertain environment, or when single robot does a task with a constant force to the environment. In this paper, a new control algorithm which control simultaneously the position and the force are proposed, however, especially the conventional position controller employed in the present robot control is used. Moreover, in order to improve the output response characteristics of the system, the PI gains which were computed from the PI gain tunning techniques, are varied based on the results of the Fuzzy algorithm.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.10
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pp.1738-1745
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2016
In this paper, we present localization and autonomous navigation method using GPU(Graphics Processing Unit)-based SIFT(Scale-Invariant Feature Transform) algorithm and virtual force method for mobile robots. To do this, at first, we propose the localization method to recognize the landmark using the GPU-based SIFT algorithm and to update the position using extended Kalman filter. And then, we propose the A-star algorithm for path planning and the virtual force method for autonomous navigation of the mobile robot. Finally, we demonstrate the effectiveness and applicability of the proposed method through some experiments using the mobile robot with OPRoS(Open Platform for Robotic Services).
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.5
no.3
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pp.36-51
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1995
An approach to robot hybrid position/force control, which allows force manipulations to be realized without overshoot and overdamping while in the presence of unknown environment, is given in this paper. The manin idea is to used dynamic compensation for known robot parts and fuzzy compensation for unknown environment so as to improve system performance. The fuzzy compensation is implemented by using rule based fuzzy approach to identify the unknown environment. The establishment of proposed control system consists of following two stages. First, similar to the resovled acceleration control method, dynamic compensation and PD control based on known robot dynamics, kinematics and estimated environment stiffness is introduced. To avoid overshoot the whole control system is constructed with overdamping. In the second stage, the unknown environment stiffness is identified by using fuzzy reasoning, where the fuzzy compensation rules are obtained priori as the expression of the relationship betweenenvironment stiffness and system. Based on the simulation result, comparison between cases with or without fuzzy identifications are given, which illustrate the improvement achieced.
This paper proposes a simple and high performance hybrid position/force control of robots based on disturbance compensation by using the disturbance observer in task coordinate space. The disturbance observer linealizes system of robot manipulators in task coordinate space and realizes acceleration control. To realize the strict acceleration control, the disturbance observer whose input is a position signal by simple computation, works as if it were a disturbance detector. The inverse kinematics can be simplified, because the disturbance observer in task coordinate space compensates not only the disturbance but also the error due to the simplification of the inverse kinematics. The new strategy is applied to a three-degrees-of freedom direct drive robot. The robust and simple hybrid position/force control is realized experimentally.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1997.04a
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pp.772-776
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1997
For a robot to perfom more versatile tasks, it is invitable for the robot's end-effector to come into contact with its environment. In thos case, to achieve better performance, it is necessary to properly control the contact force between the robot and the environment. In thos work, hybrid control theory is studied and is verified through experiment using a 3 DOF robot. In the experiment, two position/force controllers are used. Fist, proportional-integral-derivative controller is used as the controller for both position and force. Second, computed-torque method is used as the position controller, and proportional-integral-derivative controller is used as the force controller. For a proper modeling used in computed-torque method, the friction torque is measured by experiment, and compensation method is studied. The hybrid control method used in this experiment effectively control the contact force between the end-effector and the environment for various types of jobs.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.21
no.2
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pp.63-70
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2018
In this paper, the design of a novel 6-axis compliance device with force/torque sensing capability and the experiment results on force measurement are presented. Unlike the traditional control methods using a force/torque sensor with very limited compliance, the force control method employs a compliant device to provide sufficient compliance between an industrial robot and a rigid environment for more stable force control. The proposed compliance device is designed to have a diagonal stiffness matrix at the tip and uses strain gauge measurement which is robust to dust and oil. The measurement circuit is designed with low-cost IC chips however the force resolution is 0.04N.
In general, the control of robot manipulator is classified into position control and force control. Position controllers give adequate performance when a manipulator is following a trajectory through space and end-effector has no contact with environment. However for most tasks performed by robot manipulator in industry, contact is made between the end-effector and manipulator's environment, so position control may not suffice. The objective of this study is to control both position of a manipulator and the contact forces generated at the hand by using a conceptually simple control law. Position and force control problem is decoupled into subtasts via taskspace formulation and inverse dynamics. Then, the position controllers are designed for the task space variable which represent tangent motion and the forte controllers are designed for the lash space variables which represent normal force.
Since the heavy-duty power manipulator has high ratio gear reducers at its joints, its dynamic characteristics are much slower than that of the master manipulator and it is likely to encounter the saturation in the input magnitude when it is used as the slave manipulator in telemanipulator systems. This paper proposes a force reflecting position control scheme for 2 axes heavy-duty power manipulator which compensates control input saturation. A series of experiments is shown to give an excellent tracking performance regardless of saturation.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.23
no.5
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pp.421-427
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2014
In this paper, the kinestatic control algorithm using a six-axis compliant device is presented. Unlike the traditional control methods using a force/torque sensor with very limited compliance, this method employs a compliant device to provide sufficient compliance between an industrial robot and a rigid environment. This kinestatic control method is used to simply control the position of an industrial robot with twists of compensation, which can be decomposed into twists of compliance and twists of freedom. A simple design method of a six-axis parallel-type compliant device with a diagonal stiffness matrix is presented. A compliant device prototype and kinestatic control hardware system and programming were developed. The effectiveness of the kinestatic control algorithm was verified through two kinds of kinestatic control experiments.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.4
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pp.449-454
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2010
The force control of a constrained flexible manipulators has been one of the major research topics. However, a little effort has been devoted for the relation between friction force and elastic deflection of end-effector for a constrained flexible manipulator. So, the aim of this paper is to clarify the friction mechanism of a constrained spatial multi-link flexible manipulator by changing the material and connected method of end-effector. In this study, a concise hybrid position/force control scheme is applied to the control of a flexible manipulator, and the experimental results for the constrained vertical motion and constrained horizontal motion is presented. Finally a comparison between these results are presented to show the reduction of vibration of link and friction force.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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