본 논문에서는 물류창고, 제조업, 협업 로봇 등 다양한 애플리케이션에 활용되고 있는 비홀로노믹 제약을 가진 차동 바퀴형 모바일 로봇의 용이한 운용을 위한 로컬 속도 생성 제어 알고리즘을 제안한다. 기존의 차동 바퀴형 모바일 로봇 운용 방법은 운용자가 자신의 좌표계가 아닌 로봇의 좌표계를 기준으로 인지하고 로봇의 속도를 직접 생성해야 하였으며, 이로 인해 운용의 직관성이 낮아지고 업무의 효율 저하 및 사고 발생률이 증가하게 된다. 본 연구에서는 이를 개선하여 운용자가 자신의 좌표계를 기준으로 로봇을 운용할 수 있도록 한다. 제안하는 알고리즘은 실제 차동 바퀴형 모바일 로봇을 활용한 실험을 통하여 알고리즘의 효용성을 검증한다.
A differential drive wheeled robot is a kind of mobile robot suitable for indoor navigation. Model predictive control is an optimal control technique with various advantages and can achieve excellent performance. One of the main advantages of model predictive control is that it can easily handle constraints. Therefore, it deals with realistic constraints of the mobile robot and achieves admirable performance for trajectory tracking. In addition, the intention of the robot can be properly realized by adjusting the weight of the cost function component. This control technique is applied to the local planner of the navigation component so that the mobile robot can operate in real environment. Using the Robot Operating System (ROS), which has transcendent advantages in robot development, we have ensured that the algorithm works in the simulation and real experiment.
The design and implementation of a drive wheel position, orientation, and velocity feedback control algorithm for a differential-drive mobile robot is described here. A new concept, the most significant error, is introduced as the control design objective. Drive wheel position, orientation, and velocity feedback control directly minimize the most siginificant error by coordinating the motion of the two drive wheels. The drive wheel position, orientation, and velocity feedback control algorithm is analyzed and experiments are conducted to evaluate its performance. The experimental results are shown that drive wheel position, orientation and velocity feedback control algorithm yields substantially smaller position and orientation errors than those of conventional methods.
Reducing odometer errors caused by kinematic imperfections in wheeled mobile robots is imestigated. Wheel diameters and wheelbase are corrected by using encoders without landmarks. A new velocity trajectory is proposed that compensates for an orientation error due to acceleration- resolution constraints on motor controllers. Based on this velocity trajectory, the wheel velocity of one out of two driven wheels may be changed by the traveled distance of the mobile robot. It is shown that a wheeled mobile robot can't move along a straight line exactly, even if kinematic correction are achieved perfectly, and this phenomenon is attributable to acceleration-resolution constraints on motor controllers. We experiment on a wheeled mobile robot with 2 d.o.f. are used in the experiment to verify the proposed scheme.
In situations where mobile robots are operated either by autonomous systems or human operators, such as smart factories, priority-based teleoperation is crucial for the multiple operators with different priority to take over the right of the robot control without conflict. This paper proposes a priority-based teleoperation system for multiple operators to control the robots. This paper also introduces an efficient joystick-based robot control command generation algorithm for differential-drive mobile robots. The proposed system is implemented with ROS (Robot Operating System) and embedded control boards, and is applied to Pioneer 3AT mobile robot platform. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed joystick control command algorithm and the priority-based control input selection.
A double-parked car is the one that is parked in a crowded parking lot with its transmission gear in neutral position and its auxiliary brake released. A double-parked car can be moved by pushing it but doing so is very difficult and dangerous. In a previous study, we proposed an omni-directional mobile robot for moving a double parked car. In that study we adopted Mecanum wheels. Even though the proposed robot showed successful results, it has some drawbacks such as dependency on a load condition, complexity in control, inefficiency in power use, etc. To overcome those drawbacks, we propose a differential drive robot with ordinary two tire wheels. The proposed robot consists of two parts, one is a wheel part and the other is a body part. By selectively connecting or disconnecting those two parts with the aid of an electric brake, the proposed robot is able to have omni-directional mobility.
Journal of information and communication convergence engineering
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제10권4호
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pp.372-377
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2012
In this paper, we propose an implementation of a real-time operating system for the two-wheel mobile robot. With this implementation, we have the ability to control the complex embedded systems of the two-wheel mobile robot. The advantage of the real-time operating system is increasing the reliability and stability of the two-wheel mobile robot when they work in critical environments such as military and industrial applications. The real-time operating system which was ported to this implementation is open systems and the corresponding interfaces for automotive electronics (OSEK/VDX). It is known as the set of specifications on automotive operating systems, published by a consortium founded by the automotive industry. The mechanical design and kinematics of the two-wheel mobile robot are described in this paper. The contributions of this paper suggest a method for adapting and porting OSEK/VDX real-time operating system to the two-wheel mobile robot with the differential drive method, and we are also able to apply the real-time operating system to any complex embedded system easily.
Prema, K.;Kumar, N. Senthil;Dash, Subhransu Sekhar
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제9권1호
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pp.352-362
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2014
In this paper, a fuzzy logic controller is designed for a DC motor which can be used for navigation control of mobile robots. These mobile robots can be used for agricultural, defense and assorted social applications. The robots used in these fields can reduce manpower, save human life and can be operated using remote control from a distant place. The developed fuzzy logic controller is used to control navigation speed and steering angle according to the desired reference position. Differential drive is used to control the steering angle and the speed of the robot. Two DC motors are connected with the rear wheels of the robot. They are controlled by a fuzzy logic controller to offer accurate steering angle and the driving speed of the robot. Its location is monitored using GPS (Global Positioning System) on a real time basis. IR sensors in the robot detect obstacles around the robot. The designed fuzzy logic controller has been implemented in a robot, which depicts that the robot could avoid obstacle as well as perform its operation efficiently with remote online control.
In this paper we introduce a modeling of wheeled mobile robot with a differential drive derived by R.M. DeSantis and using the dynamics model-ing with some disturbance term we control the wheeled mobile robot using fuzzy sliding mode control(FSMC) method. In a fuzzy control approach it is very difficult to prove the stability of the fuzzy controller. Therefore, to overcome that difficult proof of the stability in a fuzzy control method, we first propose a sliding mode controller and prove the stability of the proposed controller. Next, transforming the proposed sliding mode controller into a fuzzy sliding mode controller without changing the basic structure of the sliding mode con-troller, we easily obtain a fuzzy sliding mode con-troller(FSMC) whose stability is guaranteed with-out difficult stability proof procedure of the proposed FSMC.
This paper proposes a mobile robot platform for education that can experiment with various autonomous driving algorithms such as obstacle avoidance and path planning. The platform consists of a robot module and a remote controller module, both of which are based on the Arduino Nano 33 IoT embedded board. The robot module is designed as a differential drive type using two encoder motors, and the speed of the motor is controlled using PID control. In the case of the remote controller module, a command to control the robot platform is received with a 2-axis joystick input, and an elliptical grid mapping technique is used to convert the joystick input into a linear and angular velocity command of the robot. WiFi and Zigbee are used for communication between the robot module and the remote controller module. The proposed robot platform was tested by measuring and comparing the linear velocity and angular velocity of the actual robot according to the linear velocity and angular velocity commands of the robot generated by the input of the joystick.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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