Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.6
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pp.1203-1211
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2017
This paper proposes a robust controller for flexible joint robots to achieve tracking performance and to improve robustness against both matched and mismatched disturbances. The proposed controller consists of a disturbance observer(DOB), passivity-based controller, and integral sliding mode controller(ISMC) in a backstepping manner. The DOB compensates the mismatched disturbance in the link-side and formulates the reference input for the motor-side controller. Interconnection and damping assignment passivity-based controller (IDA-PBC) performs tracking control of motor-side, and it is integrated to nominal control of ISMC to guarantee the over-all stability of the nominal system, while, matched disturbances are decoupled by the discontinuous control of ISMC. In the design of the link-side controller, PD type impedance controller is designed with DOB and this leads the continuous control input which is suitable to the reference input for the motor-side.
This paper proposes a V-shaped Lyapunov function approach for the model-based control of flexible-joint robots, in which a new model-based nonlinear control scheme is designed based on a V-shaped Lyapunov function. The proposed control guarantees global asymptotic stability for link trajectory control while keeping all internal signals bounded. Since joint flexibility is used as a control parameter, the proposed control is not restricted by the degree of joint flexibility and be applied to flexibility-joint, partly-flexibility, or rigid-joint robots without modification. the effectiveness of the proposed control has been by computer simulation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.11
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pp.1103-1109
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2008
Since the flexible joint robots with motor dynamics are represented by the fifth-order nonlinear sγstem, it is difficult and complex to design the controller for electrically driven flexible-joint (EDFJ) robots. In this paper, we propose a simple adaptive control method to solve this problem. It is assumed that the model uncertainties of the robots dynamics, joint flexibility, and motor dynamics are unknown. For the simple control design, the dynamic surface design method is applied, and all uncertainties in the robot and motor dynamics are compensated by using the adaptive function approximation technique. It is proved that all signals in the controlled closed-loop system are uniformly ultimately bounded. Simulation results for three-link EDFJ manipulators are provided to validate the effectiveness of the proposed control system.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.2
no.1
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pp.41-52
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1985
This study is a step in developing the sliding mode control methodology for the robust control of a class of nonlinear time-varying systems. The methodology uses in its idealized form piecewise continuous feedback control, resulting in the state trajectory "sliding" slong a time-varying sliding surface in the state space. This idealized control law achieves perfect tracking. The method is applied to the control of a two-link manipulator handling variable loads in a flexible manufacturing system environment with noise. The result through simulation is that the tracking problem of articular robot with high precision can be realized by using the variable structure system (VSS) theory. The motions of articular robot were insensitive to various payloads. payloads.
This paper concerns an articulated space robot with flexible links. The equations of its motion are derived by means of the Lagrangian mechanics. Assuming that magnitude of elastic motions are relatively small, the perturbation approach is taken to separate the original equations of motion into linear and nonlinear equations. Th effect the desired payload motion, open loop control inputs are first determined based on the nonlinear equations. One the other hand, in order to reduce the positional errors during the maneuver, vibration suppression is actively done with a feedforward control for disturbance cancellation to some extent. Additionally, for performance robustness against residual disturbance, an LQ control modified to have a prescribed degree of stability is applied based on the linear equations. Measurement equations are formulated to be used for the maximum likelihood estimator to reconstruct states from the original robot equations of motion. Finally, numerical simulations show effectiveness of the proposed control design scheme.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.20
no.3
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pp.312-319
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2015
The grinding and furbishing process as the finishing process for molds include the works such as the grinding, buffing, lapping and polishing among others. A finishing tool unit is applied to this finishing process for the burr, lapping, polishing and others of molds. A finishing tool unit can carry out the flexible machining, depending on the machining allowance for objects to be cut on the basis of the instrumental driving mechanism which enables the up, down, left and right floating, which is applied in link with the dedicated cutters and robot machining systems. This study selected the shape to increase the rotatory force of an impeller when air is discharged during the driving of a finishing tool unit, and reflected it to the impeller designing. In addition, the study analyzed each flow velocity and pressure distribution per air pressurization value and finally analyzed the rotating torque to suggest the optimal conditions in designing impellers.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1993.04a
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pp.213-217
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1993
This paper presents an end-point of 1-link flexible robot arm with a tip-mass by using self-turning fuzzy algorithm. The arm is mounted on a translational mechanism driven by a ballscrew, whose rotation is controlled by CD servomotor. Tip position is controlled so that it follows a desired position. A feedback signal is composed of both the tip-displacement error and change in error. This paper gives the experimental tip responses according to the variations of tip-mass and beam-length, and also showes the effects of reducing the residual vibrations occuring at the end-point.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.2
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pp.299-306
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2016
In this paper, a method of shape prediction of an endoscope handling robot that can imitate a surgeon's behavior using a sensor network is suggested. Unit sensors, which are composed of a 3-axis magnetometer and 3-axis accelerometer pair comprise the network through CAN bus communication. Each unit of the sensor is used to detect the angle of the points in the longitudinal direction of the robot, which is made from a flexible tube. The signals received from the sensor network were filtered using a low pass Butterworth filter. Here, a Butterworth filter was designed for noise removal. Finally, the Euler angles were extracted from the signals, in which the noise was filtered by the low path Butterworth filter. Using this Euler angle, the position of each sensor on the sensor network is estimated. The robot body was assumed to consist of links and joints. The position of each sensor can be assumed to be attached to the center of each link. The position of each link was determined using the Euler angle and kinematics equation. The interpolation was carried out between the positions of the sensors to be able to connect each point smoothly and obtain the final posture of the endoscope in operation. The experimental results showed that the shape of the colonoscope can be visualized using the Euler angles evaluated from the sensor network suggested and the shape of serial link estimated from the kinematics chain model.
Chi Ho-June;Lee Sang-Hun;Choi Byung-June;Choi Hyouk-Ryeol
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.4
s.247
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pp.357-363
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2006
According to the study of grasping of the human hand, it is noted that the metacarpal link of the thumb plays the key role in power grasping. Also the face of fingertip can be discriminated into five parts depending on the grasping modalities such as pinch grasp, fingertip grasp and power grasp. In this paper, the design of the anthropomorphic robot hand which has a thumb and three fingers is proposed. A difference of SKKU hand II from the previous gripperlike robot hand is that the metacarpal bone is connected between the thumb and the palm. This thumb mechanism is specially designed to get the degree of freedom which can realize flexible motions relative to objects. Based on the analysis, the hand mechanism is developed. Since the driving circuits for the hand are embedded in the hand, only the communication lines supporting CAN protocol with DC power cable are necessary as the input. A new robot is manufactured and feasibility of the hand is validated through preliminary experiments.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.3
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pp.318-323
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2005
In this paper, we propose a systematic method of a fuzzy-model-based controller for continuous-time nonlinear dynamical systems which may contain uncertainties. The continuous-time uncertain TS fuzzy model is first constructed to represent the uncertain nonlinear system. A parallel distributed compensation (PDC) technique is then used to design a fuzzy model based controller for both stabilization and tracking. Finally, the designed continuous-time controller is converted to an equivalent discrete-time controller by using an intelligent digital redesign method. This new design technique provides a systematic and effective framework for integration of the fuzzy model based control theory and the advanced digital redesign technique for nonlinear dynamical systems with uncertainties. Finally, the single link flexible-joint robot arm is used as an illustrative example to show the effectiveness and the feasibility of the developed design method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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