The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.17
no.2
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pp.173-178
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2017
As research on the practical use of robots has continued since the past, advancements into each field of society are being continuously tried in modern society, breaking bounds from the previous experimental environment. However, in order for robots to be applied to the real environment, the production cost, which is considered to be the biggest disadvantage of commercializing the existing robot platform, and the adaptability issue in working environments in terms of human standards must be considered. This paper proposes a robot of biped walking form, which conforms to the degree of freedom and the size of human beings. By replacing the encoder with a combined module of potentiometer, the high cost of production is reduced, and by adopting a modular design that is easy to replace parts, the maintenance cost of robots is reduced. Finally, stability was verified by applying a walking pattern to two dummy robots of different sizes and motor arrangements. In this paper, after developing the real biped walking robots, the performance and usability were verified through walking experiments and applying the walking pattern using the developed robots.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.648-651
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2004
Biped robot has better mobility than other mobile robot, but it is hard to maintain balance during walking. In order to maintain balance, stability analysis is a key point for a biped robot. The zero moment point analysis has been used most in stability analysis. In this paper, we propose different method of stability analysis using wrench system. It is possible to generate a wrench system by applying a force along an axis in space and simultaneously applying a moment about the same axis. Wrench system is equivalent to a force and moment applied along the same axis. We compare the result of wrench system analysis with that of zero moment analysis in biped robot stability using simulation program.
This study is concerned with development of 3-Dimensional simulator of a biped robot that has a prismatic balancing weight or a revolute balancing weight. The dynamic stability equation of a biped robot which have a prismatic balancing weight is conditional linear but a walking robot's stability equation with a revolute balancing weight is nonlinear. To get a stable gait of a biped robot, stabilization equations with ZMP (Zero Moment Point) are modeled as non-homogeneous second order differential equations for each balancing weight type. A trajectory of balancing weight can be directly calculated with the FDM (Finite Difference Method) solution of the linearized differential equation. In this paper, the 3-Dimensional graphic simulator is programmed to get and calculate the desired ZMP and the actual ZMP. Walking of 4 steps was simulated and verified. This balancing system will be applied to a biped humanoid robot, which consist Begs and upper body, at future work.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.10
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pp.890-897
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2002
This paper deals with the reduction of trajectory tracking error by changing the initial postures of a biped robot. Gait of a biped robot depends on the constraints of mechanical kinematics and the initial states including the posture. Also the dynamic walking stability in a biped robot system is analyzed by zero moment point(ZMP) among the stabilization indices. Path trajectory, in which knee joint is bent forward like human's cases, is applied to most cases considered with above conditions. A new initial posture, which is similar to bird's gait, is proposed to decrease trajectory tracking error and it is verified through real experimental results.
This paper aims to provide a way to improve dynamic stability of biped robots against undesirable disturbances. By using an angular velocity sensor on its shoulder, we can make a medium-sized biped robot walk stably against an impulsive disturbance. The measured signal from the sensor in used for compensating the reference angles of ankle, knee, and pelvis joints. An experiment shows that the stability of the robot is much enhanced by using a cheap sensor and simple algorithm. This kind of research helps biped robots walk more stably in real environments.
Linearization of the biped dynamic equations and design of linear controller for the linearized equations are studied in this paper. The biped robot with inverted pendulum type trunk, used to stabilize the dynamic balancing of the biped robot during dynamic walking period, is modelled with 14 DOF and simulated. Despite of well defined linear control theories so far, the linear control methods was limited to the applications for a walking robot, because they have been inherently strong nonlinear properties, such as a modeling parameter uncertainties, external forces as noise, inertial and Coriolis terms by three dimensional modeling and so on. To linearize the nonlinear equations of motion of biped robot on MIMO and time varying linear equations of motion, 1st order Taylor series is used to formulate the linear equation. And a 2nd order numerical perturbation method Is used to approximate partial differential equations. Using the linearized equations of motion, a linear controller is designed by pole placement method with feed forward compensation. Using the obtained linearized equations and linear controller, the continuous walking simulation is performed.
Kwon Ohung;Kang Minsung;Park Jong Hyeon;Choi Moosung
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.9
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pp.833-839
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2004
This paper proposes a method that minimizes the consumed energy by searching the optimal locations of the mass centers of links composing of a biped robot using Real-Coded Genetic Algorithm. Generally, in order to utilize optimization algorithms, the system model and design variables must be defined. Firstly, the proposed model is a 6-DOF biped robot composed of seven links, since many of the essential characteristics of the human walking motion can be captured with a seven-link planar biped walking in the saggital plane. Next, Fourth order polynomials are used for basis functions to approximate the walking gait. The coefficients of the fourth order polynomials are defined as design variables. In order to use the method generating the optimal gait trajectory by searching the locations of mass centers of links, three variables are added to the total number of design variables. Real-Coded GA is used for optimization algorithm by reason of many advantages. Simulations and the comparison of three methods to generate gait trajectories including the GCIPM were performed. They show that the proposed method can decrease the consumed energy remarkably and be applied during the design phase of a robot actually.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.4
s.181
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pp.75-82
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2006
In this paper, we propose an optimal trajectory for biped robots to move up-and-down stairs using a genetic algorithm and a computed-torque control for biped robots to be dynamically stable. First, a Real-Coded Genetic Algorithm (RCGA) which of operators are composed of reproduction, crossover and mutation is used to minimize the total energy. Constraints are divided into equalities and inequalities: Equality constraints consist of a position condition at the start and end of a step period and repeatability conditions related to each joint angle and angular velocity. Inequality constraints include collision avoidance conditions of a swing leg at the face and edge of a stair, knee joint conditions with respect to the avoidance of the kinematic singularity, and the zero moment point condition with respect to the stability into the going direction. In order to approximate a gait, each joint angle trajectory is defined as a 4-th order polynomial of which coefficients are chromosomes. The effectiveness of the proposed optimal trajectory is shown in computer simulations with a 6-dof biped robot that consists of seven links in the sagittal plane. The trajectory is more efficient than that generated by the modified GCIPM. And various trajectories generated by the proposed GA method are analyzed in a viewpoint of the consumption energy: walking on even ground, ascending stairs, and descending stairs.
This paper is concerned with walking trajectory generation by applying the genetic algorithm. The walking trajectory is generated though three via-points and genetic algorithm is employed to find velocity and acceleration at each via-point. Also genetic algorithm is applied for balancing joint trajectory. Fitness function is used for minimizing the trajectory. As a result, new algorithm generated the smooth trajectory. The proposed algorithm is verified by the experiment of biped walking robot developed in our Control laboratory, and we compared the result with the previous walking algorithm. It showed that the new proposed algorithm generated the better walking trajectory.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.559-562
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2005
When we analyze dynamics of a multi body system, a compliance of joints must be considered. If the virtual model for CAE(computer adied engineering) analysis is not considered compliance, the result of CAE analysis will be very different from the actual result. Especially in a biped walking robot, a compliance can be caused in joints of a walking robot, and the robot may lose walking stability. This paper proposes a compliance modeling method and the effectiveness of the compliance model is verified through experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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