선박 자율운항 시스템은 운항 안전성 확보, 운항능률의 향상, 선내 노동력 감소 및 작업환경 개선에 목표로 두고 있으며, 궁극적으로는 운항 경제성 확보를 통한 승선 인원의 최소화에 그 목적이 있다. 최근에는 적응제어방법 등을 응용하여 선박의 다양한 비선형성을 보상하고 선박의 회두각 유지제어, 항로 추적제어, 롤-타각제어, 선박 위치제어, 선박 자동접이안 등의 분야에 관한 연구가 수행중이며 실제 선박을 대상으로 한 응용연구가 진행 중에 있다. 선박의 Steering Machine에 의해 조정되는 Rudder angle과 선박의 회두각의 관계와 Load Condition은 선박운항 파라메터에 영향을 주는 비선형적인 요소로서 작용한다. 또한 외란 요소인 파도의 유속과 방향, 풍속과 풍량 등은 선박의 운항을 힘들게 하는 주요 요인이 된다. 따라서 선박 자율운항 시스템에는 다양한 비선형성을 극복할 수 있는 강인한 제어 알고리즘을 필요로 한다. 본 논문에서는 퍼지 알고리즘을 이용하여 선박의 비선형적인 요인 및 외란을 극복할 수 있는 선박 자율운항 시스템을 설계하고 시뮬레이션을 통행 제안된 알고리즘의 우수성을 확인하였다.
In this paper, we present a robust motion controller based on Adaptive-Fuzzy technique is proposed that multifunctional vehicle(MVR) for two DOF mobile robot can perform detailed inspection of physical conditions of sewage pipes as well as can effectively repair the damaged portions of the inner walls. The main difficulties in controlling this multifunctional robot vehicles lie in the fact that vehicles usually have three degrees of freedom in position and orientation in spite of having only two degrees of freedom for motion control in tracking mode. Decomposition of error between the reference posture and the current posture makes control of speed and steering possible. The Gyro compass part and Inclonometer of the robot is configured in order to realize position of robot. The proposed Adaptive-Fuzzy motion controller has two main characteristics: The one guarantees that the MVR follows the reference trajectory; the other one compensates the dynamics of the MVR. Simulation results are provided to validate the proposed controller. Experiments have been used to verify the effectiveness and robustness of the motion controller.
A fuzzy logic based mobile robot navigation system was developed to improve the driving ability without trapping inside obstacles in complex terrains, which is one of the most concerns in robot navigation in unknown terrains. The navigation system utilizes the data from ultrasonic sensors to recognize the distances from obstacles and the position information from a GPS sensor. The fuzzy navigation system has two groups of behavior rules, and the robot chooses one of them based on the information from sensors while navigating for the targets. In plain terrains the robot with the proposed algorithm uses one rule group consisting of behavior rules for avoiding obstacle, target steering, and following edge of obstacle. Once trap is detected the robot uses the other rule group consisting of behavior rules strengthened for following edge of obstacle. The output signals from navigation system control the speed of two wheels of the robot through the fuzzy logic data process. The test was conducted in the Matlab based mobile robot simulator developed in this study, and the results show that escaping ability from obstacle is improved.
Kim, Young-Hwi;Bae, Gyu-Han;Park, Jae-Hyung;Kang, Sin-Chool;Lee, Ihn-Yong;Lim, Young-Do
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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pp.296-300
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2003
The autopilot system targets decreasing labor, working environment improvement, service safety security and elevation of service efficiency. Ultimate purpose is minimizing number of crew for guarantee economical efficiency of shipping service. Recently, being achieving research about Course Keeping Control, Track Keeping Control, Roll-Rudder Stabilization. Dynamic Ship Positioning and Automatic Mooring Control etc. which compensate nonlinear characteristic using optimizing control technique. And application research is progressing using real ship on actual field. Relation of Rudder angle which adjusted by Steering Machine and ship-heading angle are non-linear. And Load Condition of ship as non-linear element that influence to Parameter of ship. Also, because the speed of a current and direction of waves, velocity and quantity of wind etc. that is disturbance act in non-linear from, become factor who make serv ice of shipping painfully. Therefore, service system of shipping requires robust control algorithm that can overcome nonlinearity. In this paper, Using fuzzy algorithm ,Design autopilot system of ship that could overcome the non-linear factor of ship and disturbance and examined result through simulation.
This paper presents dynamic modeling and controller design of a tracked vehicle installed with the double rod type ERSU(electro-rheological suspension unit). A 16 degree-of-freedom model for the tracked vehicle is established by Lagrangian method followed by the formulation of a new sky-ground hook controller. This controller takes account for both the ride quality and the steering stability. The weighting parameter between the two performance requirements is adopted to adjust required performance characteristics with respect to the operation conditions such as road excitation. The parameter is appropriately determined by employing a fuzzy algorithm associated with the vehicle motion. Computer simulations are undertaken in order to demonstrate the effectiveness of the proposed control system. Acceleration values at the driver's seat are analyzed under bump road profile, while frequency responses of vertical acceleration are investigated under random road excitation.
In order to navigate the mobile robots safely in unknown environments, many researches have been studied to devise navigational algorithms for the mobile robots. In this paper, we propose a navigational algorithm that consists of an obstacle-avoidance behavior module, a goal-approach behavior module and a radial basis function network(RBFN) supervisor. In the obstacle-avoidance behavior module and goal-approach behavior module, the fuzzy-artificial immune networks are used to select a proper steering angle which makes the autonomous mobile robot(AMR) avoid obstacles and approach the given goal. The RBFN supervisor is employed to combine the obstacle-avoidance behavior and goal-approach behavior for reliable and smooth motion. The outputs of the RBFN are proper combinational weights for the behavior modules and velocity to steer the AMR appropriately. Some simulations and experiments have been conducted to confirm the validity of the proposed navigational algorithm.
최근 산업화로 인하여 물류 자동화에 많은 관심이 집중되고 있다. 지금까지는 컨베이어 벨트가 물류 자동화에 있어서 가장 많이 사용되었지만 이 시스템은 공간을 많이 차지하고, 비용이 많이 든다는 단점을 가지고 있다. 본 논문은 퍼지를 이용한 새로운 자율 주행 제어 알고리즘을 소개한다. 이 이동로봇은 바닥 위에 설치된 선을 따라가도록 되어있다. 그리고 3개의 근접센서로부터 정보가 입력된다. 이러한 획득된 정보를 자율 주행을 위하여 퍼지로 제어하였다. 그러므로 현존하는 시스템과는 달리, 열악한 환경 조건하에서도 높은 신뢰성을 보증하고, 라인의 유지 보수를 낮은 비용으로 쉽게 설치할 수 있다. 이 자율이동로봇의 이용은 공장이나 병원 내의 물류자동화를 실현시키고, 사무실 내에서 서류배달 등의 여러분야에 응용되어 질 수 있다.
Since the application of chemicals in confined spaces under the canopy of an orchard is hazardous work, it is needed to develop an autonomous guidance system for an orchard sprayer. The autonomous guidance system developed in this research could steer the vehicle by tracking an overhead guidance rail, which was installed on an existing frame structure. The autonomous guidance system consisted of an 80196 kc microprocessor, an inclinometer, two interface circuits of actuators for steering and ground speed control, and a fuzzy control algorithm. In addition, overhead guidance rails for both straight and curved paths were devised, and a trolley was designed to move smoothly along the overhead guidance rails. Evaluation tests showed that the experimental vehicle could travel along the desired path at a ground speed of 30 $\sim$ 50 cm/s with a RMS error of 5 cm and maximum deviation of less than 12 cm. Even when the vehicle started with an initial offset or a deflected heading angle, it could move quickly to track the desired path after traveling 2 $\sim$ 3 m. The vehicle could also complete turns with a curvature of 1 m. However, at a ground speed of 50 cm/s, the vehicle tended to over-steer, resulting in a zigzag motion along the straight path, and tended to turn outward from the projected line of the guidance rail.
선박 운항 자동화 시스템은 선내 노동력 감소, 작업 환경 개선, 운항 안전성 확보 및 운항 능률의 향상을 목표로 하며, 궁극적으로는 운항 경제성확보를 위한 승선 인원의 최소화에 그 목적이 있다. 최근에는 적응 제어방법 등을 응용하여 선박의 비선형성을 보상하여 선박의 회두각 유지제어(Course Keeping Control), 항로 추적제어(Track Keeping Control), 롤-타각제어(Roll-Rudder Stabilization), 선박 위치제어(Dynamic Ship Positioning), 선박자동 접이안(Automatic Mooring Control) 등에 관한 연구를 수행하고 있으며 실제의 선박으로 대상으로 응용연구가 진행 중이다. 선박은 Steering Machine에 의해 조정되는 Rudder angle과 선박의 회두각의 관계는 비선형적이며, 선박의 Load Condition은 선박의 Parameter에 영향을 주는 비선형적인 요소로서 작용한다. 또한 외란요소인 파도의 유속(流速)과 방향, 풍속과 풍량 등이 비선형적인 형태로 작용하므로 선박의 운항을 힘들게 하는 요인이 된다. 따라서 선박의 운항시스템에는 비선형성을 극복할 수 있는 강인한 제어 알고리즘을 요구한다. 본 논문에서는 퍼지 알고리즘을 이용하여 선박의 비선형적인 요인 및 외란을 극복할 수 있는 선박의 자율운항 시스템을 설계하고 시뮬레이션을 통해 그 결과를 살펴보았다.
In this paper, a Smart Home Service Robot, McBot II, which performs mess-cleanup function etc. in house, is designed much more optimally than other service robots. It is newly developed in much more practical system than McBot I which we had developed two years ago. One characteristic attribute of mobile platforms equipped with a set of dependent wheels is their omni- directionality and the ability to realize complex translational and rotational trajectories for agile navigation in door. An accurate coordination of steering angle and spinning rate of each wheel is necessary for a consistent motion. This paper develops trajectory controller of 3-wheels omni-directional mobile robot using fuzzy azimuth estimator. A specialized anthropomorphic robot manipulator which can be attached to the housemaid robot McBot II, is developed in this paper. This built-in type manipulator consists of both arms with 4 DOF (Degree of Freedom) each and both hands with 3 DOF each. The robotic arm is optimally designed to satisfy both the minimum mechanical size and the maximum workspace. Minimum mass and length are required for the built-in cooperated-arms system. But that makes the workspace so small. This paper proposes optimal design method to overcome the problem by using neck joint to move the arms horizontally forward/backward and waist joint to move them vertically up/down. The robotic hand, which has two fingers and a thumb, is also optimally designed in task-based concept. Finally, the good performance of the developed McBot II is confirmed through live tests of the mess-cleanup task.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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