본 논문에서는 터널 굴진기의 모든 조작이 시스템 운용자에 의해 수동으로 운용 되고 있는 방법을 개선하여 터널 굴진기의 토크/추력 및 송/배니압을 자동으로 제어하는 방법을 제안한다. 이를 위하여 본 연구에서는 굴진 운용자의 토크/추력 및 송/배니압의 수동 제어 방법에 대해 체계적인 분석을 하였고 이를 바탕으로 퍼지 제어기와 경고 및 긴급 정지를 위한 제어기를 설계하였다. 제안된 시스템은 전문가 규칙으로부터 퍼지 규칙을 추출하였기 때문에 시스템 운용자들의 숙련된 제어 방법을 그대로 따르면서 시스템의 변화에 신속하게 대응할 수 있다. 따라서 복잡한 환경에서 전문가의 역할을 대신할 수 있으며 기존에 운용자의 인지능력의 한계로 인해 시스템의 상태 변화에 빠르게 대응하기 어려웠던 점을 해결할 수 있다.
상체 지원 외골격 로봇은 크게 인간의 근력을 보조하는 형태와 인간의 근력을 증강하는 형태가 있다. 여기서는 인간의 근력을 증강하는 외골격 로봇을 중심으로 기술하고자 한다. 이러한 외골격 로봇은 팔의 EMG (Electromyograph;근전도) 신호를 측정하는 방법보다는 손의 힘을 직접 감지하는 방법을 통한 팔꿈치와 어깨의 엑추에이터를 구동하는 방식을 취하는 경향이 있다. 본 논문에서도 후자의 방식을 이용하여 손에 작용하는 힘을 분석하여 외골격 로봇을 움직이는 방식을 취하였다. 손의 힘 중에서도 인간을 중심으로 볼 때 위방향과 전진방향의 힘을 분석하기 위하여 2개의 F/T(Force/Torque) 센서를 사용하였으며 팔을 벌리는 동작은 엑추에이터 없이 자유롭게 동작이 가능하도록 설계하였다. 이러한 위방향 및 전진방향 힘의 크기를 팔꿈치와 어깨의 엑추에이터의 동작으로 바꾸어 인간의 동작을 도울 수 있고 힘을 증폭할 수 있는 외골격 로봇을 설계 제작하였다. F/T 센서는 손의 힘을 전기적 신호로 바꾸어주는 로드셀로 이루어지며 손의 힘을 최대한 잘 반영하기 위한 구조를 고안하였다. F/T 센서의 전기신호는 증폭기를 거쳐서 잡음을 제거한 후에 A/D 변환하여 processor에서 처리되어진다.
Assistance of the operator’s walking ability while carrying a load is a challenging area in lower limb exoskeletons. We implement an exoskeleton called the Unmanned Technology Research Center Exoskeleton (UTRCEXO), which enables the operator to walk with a load more comfortably. The UTRCEXO makes use of two types of DC motor to assist the hip and knee joints. The UTRCEXO detects the operator’s walking intention including step initiation with insole-type FSRs faster without using any bio-signals and precedes the operator’s step with a reference torque. It not only reduces interaction forces between the operator and the UTRCEXO, but also allows the operator to walk with a load more comfortably. In this paper, we present the UTRCEXO implementing the walking assistance mechanism with interaction force reduction during walking.
Aerial application using an unmanned agricultural helicopter would allow precise and timely spraying. The attitude of a helicopter depends on a number of dynamic variables for roll-balanced flight. Laterally tilting behavior of a helicopter is a physically intrinsic phenomenon while hovering and forwarding. In order to balance the fuselage, the rotor should be counter-tilted, resulting in the biased down-wash. The biased spraying toward right side causes uneven spray pattern. In this study, a raised tail rotor system for the roll-balanced helicopter was studied. Thrust of the tail rotor system was measured and theoretically estimated for the fundamental database of the roll-balanced helicopter design. The estimated tail thrust and roll-moment would be used to design the raising height of tail rotor and roll balancing dynamics. The unmanned agricultural helicopter required the tail rotor thrust of about 39.2 N (4.0 kgf) during hovering with a payload of 235.4 N (24 kgf). A raised tail rotor system would compensate for the physical tilt phenomena. A further attitude control system of helicopter would assist roll-balanced aerial spray application.
An active training system has been developed to assist the upper extremity function in patients with spasticity. We also evaluated the performance of the developed assistive system in five normal subjects and one hemiplegic patient. The maximum voluntary contraction (MVC) tests for biceps brachii and triceps brachii were performed and the relationship between linear enveloped EMG signal and the elbow joint torque was found. In order to implement an active training, our system was designed to allow isokinetic movement only when the subject generates elbow joint motion larger than the pre-fixed threshold level. The proposed EMG-feedback control method could provide active exercises, resulting in better rehabilitation protocol for spastic patients.
Lane Keeping Assistant Systems (LKAS) require the cooperative operation between drivers and active steering angle/torque controllers. An LKAS is proposed in this study such that the desired reference path generation (DRPG) system generates the desired path to minimize the trajectory overshoot. Based on the reference path from the DRPG system, an optimal controller is designed to minimize the cost function. A HIL (Hardware In the Loop) simulator is constructed to evaluate the proposed LKAS system. The single camera is mounted on the simulator and acquires the monitor images to detect lane markers. The performance of the proposed system is evaluated by HIL system using the Carsim and the Matlab Simulink.
The mechanical system of a drive can often be modeled as a two- or three-mass-system. The load is coupled to the driving motor by a shaft able to perform torsion oscillations. For the automatic tuning of the control, it is necessary to know the mathematical description of the system and the corresponding parameters. As the manpower and setup-time necessary during the commissioning of electrical drives are major cost factors, the development of self-operating identification strategies is a task worth pursuing. This paper presents an identification method which can be utilized for the assisted commissioning of electrical drives. The shaft assembly can be approximated as a two-mass non-rigid mechanical system with four parameters that have to be identified. The mathematical background for an identification procedure is developed and some important implementation issues are addressed. In order to avoid the excitation of the system with its natural resonance frequency, the frequency response can be obtained by exciting the system with a Pseudo Random Binary Signal (PRBS) and using the cross correlation function (CCF) and the auto correlation function (ACF). The reference torque is used as stimulation and the response is the mechanical speed. To determine the parameters, especially in advanced control schemes, a numerical algorithm with excellent convergence characteristics has also been used that can be implemented together with the proposed measurement procedure in order to assist the drive commissioning or to achieve an automatic setting of the control parameters. Simulations and experiments validate the efficiency and reliability of the identification procedure.
An elbow orthosis with a pneumatic rubber actuator has been developed to assist and enhance upper limbs movements and has been examined for the effectiveness. The effectiveness of the elbow orthosis was examined by comparing muscular activities during alternate dumbbell curl motion wearing and not wearing the orthosis. The subjects participated in the experiment were younger adults in their twenties. The subjects were instructed to perform dumbbell curl motion in a sitting position wearing and not wearing orthosis in turn and a dynamometer was used to measure elbow joint torque outputs in an isokinetic mode. Orthosis was controlled using contractile muscle force that is measured from force sensor through cDAQ-9172 board. The air pressure of the pneumatic actuator was 0.3MPa the most suitable air pressure. For the analysis of muscular activities, Electromyography of the subjects was measured during alternate dumbbell curl motion. The experiment results showed that the muscular activities wearing the elbow orthosis were reduced. With this, we confirmed the effectiveness of the developed elbow orthosis.
상용차에 장착된 리타더(retarder)는 상용 브레이크를 보조하는 유압식 브레이크 시스템으로써 운전자의 자동모드 및 수동모드 선택에 의해 작동된다. 리타더 작동에 의해 발생된 열은 리타더 오일에 전달되며 리타더의 냉각기와 차량의 냉각시스템에 의해 열교환이 일어난다. 이때 리타더의 ECU는 자동모드와 수동모드, 리타더 오일/냉각수 온도, 엔진 냉각수 온도, 차량속도 등을 고려하여 제동토크를 조정하는 기능을 수행한다. 본 논문에서는 냉각 시스템 관련 리타더 제어로직 설계와 리타더 제동성능에 따른 시험결과를 제시하고자 한다.
In this paper, we introduce an upper extremity rehabilitation robot, NREH (NRC End-effector based Rehabilitation arm at Home). Through NREH, stroke survivors could continuously exercise their upper extremities at home. NREH allows a user to hold the handle of the end-effector of the robot arm. NREH is a end-effector-based robot that moves the arm on a two-dimensional plane, but the tilt angle can be adjusted to mimic a movement similar to that in a three-dimensional space. Depending on the tilting angle, it is possible to perform customized exercises that can adjust the difficulty for each user. The user can sit down facing the robot and perform exercises such as arm reaching. When the user sits 90 degrees sideways, the user can also exercise their arms on a plane parallel to the sagittal plane. NREH was designed to be as simple as possible considering its use at home. By applying error augmentation, the exercise effect can be increased, and assistance force or resistance force can be applied as needed. Using an encoder on two actuators and a force/torque sensor on the end-effector, NREH can continuously collect and analyze the user's movement data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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