Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.19
no.2
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pp.81-87
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2016
This paper presents a new approach to control of stable motion of single wheel driving robot system of a pitch that is controlled by an in-wheel motor and a roll that is controlled by a reaction wheel. This robot doesn'thave any actuator for a yaw axis control, which makes the derivation of the dynamics relatively simple. The Lagrange equations was applied to derive the dynamic equations of the one wheel driving robot to implement the dynamic speed control of the mobile robot. To achieve the real time speed control of the unicycle robot, the sliding mode control and optical regulator are utilized to prove the reliability while maintaining the desired speed tracking performance. In the roll controller, the sigmoid-function based robust controller has been adopted to reduce the vibration by the situation function. The optimal controller has been implemented for the pitch control to drive the unicycle robot to follow the desired velocity trajectory in real time using the state variables of pitch angle, angular velocity, angle and angular velocity of the driving wheel. The control performance of the control systems from a single dynamic model has been illustrated by the real experiments.
We developed a new type of human-sized BWR (biped walking robot), named KUBIR1 which is driven by the closed-chain type of actuator. A new type of the closed-chain actuator for the robot is developed, which is composed of the four-bar-link mechanism driven by the ball screw which has high strength and high gear ratio. Each leg of the robot is composed of 6 D.O.F joints. For front walking, three pitch joints and one roll joint at the ankle. In addition to this, one yaw joint for direction change, and another roll joint for balancing the body are attached. Also, the robot has two D.O.F joints of each hand and three D.O.F. for eye motion. There are three actuating motors for stereo cameras for eyes. In all, a 18 degree-of-freedom robot was developed. KUBIR1 was designed to walk autonomously by adapting small 90W DC motors as the robot actuators and batteries and controllers are on-boarded. The whole weight for Kubir1 is over 90Kg, and height is 167Cm. In the paper, the performance test of KUBIR1 will be shown.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.8
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pp.135-143
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2003
This paper presents the impact minimization of a biped robot by using genetic algorithm. In case we want to accomplish the designed plan under the special environments, a robot will be required to have walking capability and patterns with legs, which are in a similar manner as the gaits of insects, dogs and human beings. In order to walk more effectively, studies of mobile robot movement are needed. To generate optimal motion for a biped robot, we employ genetic algorithm. Genetic algorithm is searching for technology that can look for solution from the whole district, and it is possible to search optimal solution from a fitness function that needs not to solve differential equation. In this paper, we generate trajectories of gait and trunk motion by using genetic algorithm. Using genetic algorithm not only on gait trajectory but also on trunk motion trajectory, we can obtain the smoothly stable motion of robot that has the least impact during the walk. All of the suggested motions of biped robot are investigated by simulations and verified through the real implementation.
Park, Joon-Young;Cho, Byung-Hak;Byun, Seung-Hyun;Lee, Jae-Kyung
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.24
no.11
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pp.66-75
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2007
To prevent an insulator failure, an automatic cleaning and inspection robot was developed for suspension insulator strings. The robot autonomously moves along the insulator string using the clamps installed on its two moving frames. Especially, unlike the existing cleaning robots using jets of water, the robot system adopts a dry cleaning method using rotating brushes and a circular motion guide. In addition, a mechanized brush bristles and a voltage-balancing contactor are devised to increase cleaning efficiency and to prevent arc generation under live-line conditions, respectively. We confirmed its effectiveness through experiments.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.30
no.2
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pp.171-176
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2013
In this research a Self-Standable mobile Robot with standing arms based on an Wheeled Inverted Pendulum is developed. Almost existing mobile robots have wide planar shape that is statistically stable and it is sometimes hard for them to run or steer on a narrow road. A Wheeled Inverted Pendulum based mobile robot has vertical shape that is upright-running and easily steering on a narrow road. It, however, requires actively balancing control and never restores the shape once it falls down. This research develops a Self-Standable mobile robot which equips standing arms and is able to change its chassis' posture freely from planar to vertical shape or vice versa.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.05a
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pp.561-565
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2000
This paper deals with dynamic walking and inverse dynamic analysis of the IWR biped walking robot. The system has nine bodies of the multibody dynamics. and all of the .joints of them are made up of the revolute joints at first. The problem of redundant constraint in double support phase is solved by changing the type of the joints considering kinematic relation. To make sure of its dynamic walking, the movement of balancing weight is determined by which satisfies not only the condition of ZMP by applying the principle of D'Alembert but also the contact condition of the ground. The modeling of IWR and dynamic walking are realized using DADS.
As robot technology advances, research on the driving system of mobile robots is actively being conducted. The driving system of a mobile robot configured based on two-wheels and four-wheels has an advantage in unidirectional driving such as a straight line, but has disadvantages in turning direction and rotating in place. A ball robot using a ball as a wheel has an advantage in omnidirectional movement, but due to its structurally unstable characteristics, balancing control to maintain attitude and driving control for movement are required. By estimating the position from an encoder attached to the motor, conventional ball robots have a limitation, which causes the accumulation of errors during driving control. In this study, a driving control system was proposed that estimates the position coordinates of a ball robot through image processing and uses it for driving control. A driving control system including an image processing unit, a communication unit, a display unit, and a control unit for estimating the position of the ball robot was designed and manufactured. Through the driving control experiment applying the driving control system of the ball robot, it was confirmed that the ball robot was controlled within the error range of ±50.3mm in the x-axis direction and ±53.9mm in the y-axis direction without accumulating errors.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.44
no.4
s.316
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pp.35-41
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2007
In this paper a single-wheeled robot called GYROBO is built and its hardware is implemented. The single-wheeled robot is similar to a rolling disk relying on gyroscopic motions to maintain its balance. The GYROBO consists of three actuators: a spin motor a tilt motor, and a drive motor. The spin motor spins a flywheel at a high rate so that it provides the balancing stability to upright the robot. The tilt motor controls steering of the robot by gyroscopic effect. The drive motor makes forward accelerated motion to the robot. Several models are designed. Experimental works of the GYROBO to turn and move forward have been presented.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.3
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pp.275-284
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2012
This paper proposes an attitude and direction control of a single wheel balanced robot. A unicycle robot is controlled by two independent control laws: the mobile inverted pendulum control method for pitch axis and the reaction wheel pendulum control method for roll axis. It is assumed that both roll dynamics and pitch dynamics are decoupled. Therefore the roll and pitch dynamics are obtained independently considering the interaction as disturbances to each other. Each control law is implemented by a controller separately. The unicycle robot has two DC motors to drive the disk for roll and to drive the wheel for pitch. Since there is no force to change the yaw direction, the present paper proposes a method for changing the yaw direction. The angle data are obtained by a fusion of a gyro sensor and an accelerometer. Experimental results show the performance of the controller and verify the effectiveness of the proposed control algorithm.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.10
no.6
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pp.587-593
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2017
In this paper, we propose a method to solve the difficulties in constructing an environment capable of practical training on the theoretical contents of robot control field. We make a two-wheeled mobile robot with Segway structure using LEGO block. In order to demonstrate the validity of using the developed robot as a practical application of advanced control theory of robotics education such as dynamic system and nonlinear system, the robot takes a stable posture while balancing the change of gravity during running. The results of the experiment are shown. By presenting the results, the robots made using the LEGO block are used for practical training of advanced control theory of robotics. It can be used as a tool.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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