The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.10
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pp.1746-1754
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2016
In this paper, we provide a development and evaluation method for an archery posture analyzing system, using an inertial sensor. The system was developed using LabVIEW2014 by National Instruments and evaluated using the DTW algorithm. To convert the voltage value of the inertial sensor into a physical value, a coordinate transformation matrix bias was applied. To evaluate the similarity of movement in archery shooting, the DTW distance was calculated and similarity was confirmed based on simple mechanical movement, the same person's shooting movement, shooting movement with another person, and the noise signal. The average similarity comparison results were as follows: simple mechanical movement was 17.05%, the same person's shooting movement was 26.48%, shooting movement with another person was 62.8%, and the noise signal was 328.5%; a smaller value indicates a higher level of similarity. We confirmed the possibility of analyzing the archery posture using 3-axis acceleration of the inertial sensor. We inferred that the proposed method might be important means for assessing shooting skills, evaluation of archer's progress, and finding talented archers in advance.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.58
no.6
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pp.348-357
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2021
In this paper, the generalized hydrodynamic force and response of a flexible body are calculated at different reference coordinate systems. We generalize the equation of motion for a flexible body by using the conservation of momentum (Mei et al., 2005). To obtain the equations in the generalized mode, two different reference coordinates are adopted. The first is the body-fixed coordinate system by a rigid body motion. The other is the inertial coordinate system which has been adopted for the analysis. Using the perturbation scheme in the weakly-nonlinear assumption, the equations of motion are expanded up to second-order quantities and several second-order forces are obtained. Numerical tests are conducted for the flexible barge model in head waves and the vertical bending is only considered in the hydroelastic responses. The results show that the linear response does not have the difference between the two formulations. On the other hand, second-order quantities have different values for which the rigid body motion is relatively large. However, the total summation of second-order quantities has not shown a large difference at each reference coordinate system.
In this paper, we analyze the Non-Holonomic Constraint (NHC) satisfaction of Inertial Navigation System (INS) for vehicular navigation according to Inertial Measurement Unit (IMU) location. In INS-based vehicle navigation, NHC information is widely used to improve INS performance. That is, the error of the INS can be compensated under the condition that the velocity in the body coordinate system of the vehicle occurs only in the forward direction. In this case, the condition that the vehicle's wheels do not slip and the vehicle rotates with the center of the IMU must be satisfied. However, the rotation of the vehicle is rotated by the steering wheel which is controlled based on the Ackermann geometry, where the center of rotation of the vehicle exists outside the vehicle. Due to this, a phenomenon occurs that the NHC is not satisfied depending on the mounting position of the IMU. In this paper, we analyze this problem based on Ackermann geometry and prove the analysis result based on simulation.
This paper presents a Inertial Measuring Unit(IMU) for motion measurement of an AUV. The IMU is composed of three parts: inertial sensors with three servo accelerometers and three rate gyros, an analog/digital interface board, and a signal processing board with TMS320C31 DSP processor. The IMU is a class of strap-down inwetial navigation system does not applicable directly to the navigation system in consequence of the AUV and integrated sensors for an integrated navigation system of the AUV. Fast calculstion of direction cosine matrix for the coordinate transformation body to reference is obtained through the DSP processor. A switching algotrithm is used to lessen the low frequency drift effect of the gyros in the vertical plane with use of low pass filtering of the signal of the accelerometers.
Kim, Gyu-Hyeon;Lee, Jihong;Lee, Phil-Yeob;Kim, Ho Sung;Lee, Hansol
The Journal of Korea Robotics Society
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v.15
no.1
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pp.16-23
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2020
This paper describes an alignment algorithm that estimates the initial heading angle of AUVs (Autonomous Underwater Vehicle) for starting navigation in a sea area. In the basic dead reckoning system, the initial orientation of the vehicle is very important. In particular, the initial heading value is an essential factor in determining the performance of the entire navigation system. However, the heading angle of AUVs cannot be measured accurately because the DCS (Digital Compass) corrupted by surrounding magnetic field in pointing true north direction of the absolute global coordinate system (not the same to magnetic north direction). Therefore, we constructed an experimental constraint and designed an algorithm based on extended Kalman filter using only inertial navigation sensors and a GPS (Global Positioning System) receiver basically. The value of sensor covariance was selected by comparing the navigation results with the reference data. The proposed filter estimates the initial heading angle of AUVs for navigation in a sea area and reflects sampling characteristics of each sensor. Finally, we verify the performance of the filter through experiments.
The dynamic equations for an arbitrary cluster comprising rigid spheres or assemblies of spheres (subclusters) encountered in granular-type systems are considered. The system is treated within the framework of multibody dynamics. It is shown that for an arbitrary cluster topology the governing equations can be given in an explicit scalar from. The derivation is based on the D'Alembert principle, on inertial coordinate system for each body and direct utilization of the path matrix describing the topology. The scalar form of the equations is important in computer simulations of flow of granular-type materials. An illustrative example of a three-body system is given.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.4
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pp.1000-1013
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2014
This paper presents some of the efforts by the authors towards numerical prediction of springing of ships. A time-domain Higher Order Boundary Element Method (HOBEM) based on cubic shape function is first presented to solve a complete second-order problem in terms of wave steepness and ship motions in a consistent manner. In order to avoid high order derivatives on the body surfaces, e.g. mj-terms, a new formulation of the Boundary Value Problem in a body-fixed coordinate system has been proposed instead of traditional formulation in inertial coordinate system. The local steady flow effects on the unsteady waves are taken into account. Double-body flow is used as the basis flow which is an appropriate approximation for ships with moderate forward speed. This numerical model was used to estimate the complete second order wave excitation of springing of a displacement ship at constant forward speeds.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.1
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pp.66-73
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2016
An Inertial Measurement Unit (IMU)-based Attitude and Heading Reference System (AHRS) can calculate attitude and heading information with long-term accuracy and stability by combining gyro, accelerometer, and magnetic compass signals. Motivated by this characteristic of the AHRS, this paper presents a Motion-Tracking and Localization (MTL) method for a person or walking robot using multi-AHRSs. Five AHRSs are attached to the two calves, two thighs, and waist of a person/walking robot. Joints, links, and coordinate frames are defined on the body. The outputs of the AHRSs are integrated with link data. In addition, a supporting foot is distinguished from a moving foot. With this information, the locations of the joints on the local coordinate frame are calculated. The experimental results show that the presented MTL method can track the motion of and localize a person/walking robot with long-term accuracy in an infra-less environment.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.16
no.6
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pp.217-222
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2007
This paper describes a static gait generation process and a mechanical design process of leg mechanisms for quadruped robots. Actually robot walking is realized with the joint motion of leg mechanisms. In order to calculate the time-angle trajectories for each joint of leg mechanisms, we generate end-tip trajectories with time for each leg in the global inertial coordinate system intuitively, followed by coordinate transformations of the trajectories into the local coordinates system fixed in each leg, finally the angle-time trajectories of each joint of leg mechanisms are obtained with inverse kinematics. The stability of the gait generated in this paper was verified by a multi-body dynamic analysis using the commercial software $ADAMS^{(R)}$. Additionally the mechanical specifications such as gear reduction ratio, electrical specifications of motor and electrical power consumption during walking have been confirmed by the multi-body dynamic analysis. Finally we constructed a small quadruped robot and confirmed the gait.
Stance is defined as any state in which the total mass of the body is supported by the feet. In order to maintain stance, the sum of gravito-inertial forces acting on the body must be registered by equal and opposite forces at the region of contact between the organism and the support surface. Balance is controlled by applying forces to the surface of support so as to maintain the body's center of mass vertically above the feet. for a muIti-segment organism, there can be a variety of ways in which balance can be controlled, since movements of different body segments can have similar effects on the control of balance. In general, the organism tends to have a body configuration that is aligned with gravito-inertial force when there are no external forces acting on it. If any segments of the body are not aligned with gravito-inertial force vector, a torque on that segment would tend to move the body's center of mass. The maintenance of postural stability is accomplished in humans by a complex neural control system. This requires organizing integrating and acting upon visual, vestibular, and somatosensory input, providing orientation information to the postural control system. The information necessary to control and coordinate movement is provided by the visual sense of eye position with respect to the surrounding surface layout, the vestibular sense of head orientation in the gravito-inertial space, and the somatic sense of body segment position relative to one another and to the support surface. In this study, perception and action capability was examined from various points of view. The underlying assumption of the study was that the change of postural configuration could be effected by organism, environment and task goal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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