Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.23
no.5
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pp.478-485
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2015
Availability of the climbing angle information is crucial for the intelligent vehicle system. However, the climbing angle information can't be measured with the sensor mounted on the vehicle. In this paper, climbing angle estimation system is proposed. First, longitudinal acceleration obtained from gyro-sensor is compared with the actual longitudinal acceleration of the vehicle. If the vehicle is in yawing motion, actual longitudinal acceleration can't be approximated from time derivative of wheel speed, because lateral velocity and yaw rate affect actual longitudinal acceleration. Wheel speed and yaw rate can be obtained from the sensors mounted on the vehicle, but lateral velocity can't be measured from the sensor. Therefore, lateral velocity is estimated using unknown input observer with nonlinear tire model. Simulation results show that the compensated results using lateral velocity and yaw rate show better performance than uncompensated results.
Purpose: This study was conducted in order to investigate the kinematic gait parameter of lower extremities with different gait conditions (level walking, stair, ramp) in hemiplegic patients. Methods: Ten hemiplegic patients participated in this study and kinematic data were measured using a 3D motion analysis system (LUKOtronic AS202, Lutz-kovacs-Electronics, Innsbruk, Austria). Statistical analysis was performed using one-way repeated measure of ANOVA in order to determine the difference of lower extremity angle at each gait phase with different gait conditions. Results: Affected degree of ankle joint in the heel strike phase showed significant difference between level walking and climbing stairs, and toe off phase showed significant difference between level walking and climbing stairs, ramps, and climbing stairs. Affected degree of knee joint showed no significant difference in all attempts. Affected degree of hip joint in the toe off phase showed significant difference between level walking, ramps and stairs, and climbing ramps. Swing phase showed significant difference between sides for level walking and stairs, climbing ramps. Affected ankle joint of heel strike and toe off, and affected hip joint of toe off and the maximum angle of swing phase in the angle was increased. Unaffected side of the ankle joint, knee joint, and hip joint showed a significant increase in walking phase. Conclusion: These findings indicate that compared with level walking, different results were obtained for joint angle of lower extremity when climbing stairs and ramps. In hemiplegia patient's climbing ramps, stairs, more movement was observed not only for the non-affected side but also the ankle joint of the affected side and hip joint. According to these findings of hemiplegic patients when climbing stairs or ramps, more joint motion was observed not only on the unaffected side but also on the affected side compared with flat walking.
In this paper, describe the automatic climbing wheelchair system use an articulated crawler mobile robot. This wheelchair system(call system) is composed of sensor detecting part and wireless communication part with PC. The sensor parts are consisted of sloping sensor and ultrasonic sensor part. The sloping sensor measures the sloping angle of system, and the ultrasonic sensor measures the distance of system's front wheel center from stair. PC will generate the operation data to climb up the stair using the measured data and make primitives for the system. At firsts This system transfer from sensor data to the PC. PC calculate the operation data to climb up the stair from the internal algorithm. We simulated the system in various stair angle slope($25^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$), and tested it on the real staircase with width 37cm, highlt 18cm, Angle $26^{\circ}$ . There were $0.350^{\circ}$ - $1.060^{\circ}$ Angle errors while climbing because adapted sensor has a precision $0.35^{\circ}$ in resolution. Finally, We implemented the sensor detecting part and the wireless communication park and practiced our system in 4cm/sec speed.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.1
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pp.20-27
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2001
A variable configuration tracked vehicle(VCTV) is developed to reduce turning energy and improve climbing ability for stairs. This mechanism has four track T-type frames. By changing the driving direction, each track T-type frame rotates to minimize the contact area with ground. It also has better performance than other VCTV in energy consumption of turning. Futhermore this mechanism is more stable than other VCTV on the rough terrain. When climbing stairs, each track T-type frame rotates to obtain a front attack angle and keep stability on steep stairs. The design parameters of components of track T-type frames are optimized to enhance the performance of climbing stairs. Performance indices include a stable angle, a climbing ability, a height of the vertical obstacle. In case that the overall length of the mechanism is 0.2m, it is required that the radius of the wheels should be 5mm and the length track contacted with he ground should be 0.09m to climb higher and steeper stairs.
Purpose: The purpose of this study was to investigate the kinematic adaptation of head and trunk to ascend stairs and a ramp. Subjects were healthy young adults. Three-dimensional kinematic patterns of head and trunk movements were examined during stair climbing and steeper ramp climbing. Methods: Fourteen young subjects with no history of chronic or acute musculoskeletal, cardiovascular or respiratory disorders took part in this experiment. Kinematic data were collected using a 6 camera Vicon system (Oxford Metrix, Oxford, England). Repeated measures ANOVA analyses were used to investigate the effect of gait mode on kinematics of the head and trunk. Results: The angle of the trunk while ascending stairs or a ramp was modified in three human planes (p<0.05). The angle of head and neck during the ascending of stairs or a ramp was not changed in the sagittal plane but was changed in the frontal and transverse planes (p<0.05). Conclusion: This study describes and discusses some basic kinematic mechanisms underlying the pattern of head and trunk changes during stair and ramp climbing and showed that postural adaptation of the head and trunk is necessary to maintain balance.
This paper proposes an optimal ARS control of a two-wheel mobile inverted pendulum robot. Conventional researches are highly concentrated on the robust control of a mobile inverted pendulum on the flat ground, $i.e.$, mostly focus on the compensation of gyroscope signals. This newly proposed algorithm deals with a climbing control of a slanted surface based on the dynamic modeling using the conventional structure. During the climbing control of the robot, unexpected disturbance forces are essentially caused by the irregular contact force which comes from the irregular contact angle between the wheel and the terrain. The disturbances have effects on the optimal posture of the mobile robot to compensate the slanted angle. Therefore the dynamics equations through physical interpretation are derived for the selection of optimum climbing posture through ARS. Also using the ultrasonic sensor the slope information is obtained to compensate for the force of gravity. The control inputs are dynamically adjusted to climb up the slanted surface effectively. The proposed algorithm is demonstrated through the real experiments.
In this paper, we propose the Autonomous Stair-climbing system based on data from ToF sensors and IMU in developing stair-climbing robots to passive wheelchair users. Autonomous stair-climbing system are controlled by separating the timing of landing gear operation by location and utilizing state machines. To prove the theory, we construct and experiment with standard model stairs. Through an experiment to get the Attack angle, the average error of operating landing gear was 2.19% and the average error of the Attack angle was 2.78%, and the step division and status transition of the autonomous stair-climbing system were verified. As a result, the performance of the proposed techniques will reduce constraints of transportation handicapped.
Kim, Myeong-Ju;Kang, Byeong-Hyeon;Kim, Ok-Sik;Seo, Ki-Won;Kim, Jung-Yup
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.26
no.1
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pp.89-99
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2017
This paper describes the development of a thigh wearable robot for power assistance during stair climbing. In the wearable robot developed in this study, high-power BLDC motors and high-capacity harmonic reduction gears are used to effectively assist the thigh muscle during stair climbing. In particular, normal ground and stair are distinguished accurately by using wireless smart shoes, and the stair climbing assistance is performed by activating the actuators at an appropriate time. Impedance of the hip joint was effectively reduced by performing friction compensation of the gears, and a wearing adjustment mechanism was designed to fit the robot to the thigh by conveniently modifying the width and tilting angle of the robot using set collars. Consequently, the performance of the developed thigh wearable robot was verified through stair climbing experiments with EMG measurement.
This paper deals with an experimental study on the wheel flange climbing of railway vehicles, which is a major factor leading to derailment. An experiment is carried out on a 1/5-scale model wheelset of a truck used on a standard-gauge track, which is placed on a roller rig. The lateral external force acting on the wheelset is ramped up until derailment occurs under the condition of a fixed attack angle and wheel-load unbalance ratio. Three parameters, the height of wheel lift, the lateral force, and the wheel load acting on the outer rail, are measured until derailment occurs. From these measurements, it is possible to observe the behavior of the wheelset and to elucidate how the attack angle, the wheel-load unbalance ratio and the lateral external force affect flange-climb derailment. Then, a numerical simulation is carried out using an analytical model based on a single wheelset. As a result, the flange-climb behavior observed in the experiment can be explained theoretically on the bases of the analytical results, although further improvement of the model is desired.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.4
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pp.279-285
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2016
In this paper, a platform design of caterpillar typed electrical vehicle is proposed. Nowadays, there have been many researches on mobile robots in the various ways. Many different fields such as military, exploration, agricultural assistance and disaster relief have applied the mobile robot. Design condition of stable angle, upset angle is reflect to caterpillar typed electrical vehicle. To experiment, developed a caterpillar typed electrical vehicle and design a driving controller. Developed caterpillar typed electrical vehicle is tested about operating and driving. Test environment is consisted of driving on flatland and climbing 15 degree and outdoor 40 degree slope. It is confirmed that developed tracked electric vehicular robot can driving and climbing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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