Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.6
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pp.59-67
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2009
This paper addresses the control method for skating motion with a nonholonomic constraint. In order to generate a human-like skating motion, the behaviors of motion are distinctively analyzed into transient state and steady state. A close investigation of the behaviors evolved the characteristic of successive motions with transient state and steady state. Simulation results were intuitively comprehensible, and the effectiveness of control method was demonstrated for skating motion.
In this paper, we propose a control strategy for a class of nonholonomic systems. A system with nonholonomic constraint is called a nonholonomic system, and as Brockett showed, the equilibrium of such systems can not be stabilized with any continuous static state feedbacks even though the system is controllable in the sense of nonlinear. A control strategy we propose is transforming this system into time-state control form by coordinate transformation and input transformation. We will apply this control strategy to the motion control of a rigid ball that is held between two parallel plates.
In this paper, we study the posture control of an underwater vehicle with nonholonomic constraint. Generally, systems with nonholnomic constraints cannot be stabilized to an equilibrium points by smooth state feedback control. For the nonholonomic underwater vehicle system, we applied coordinate transformation to get multi-chained system We proposed non smooth feedback controller using backstepping method for stabilizing the multi chained form system Applying inverse input transformation to the non smooth feedback controller, we can get posture controller of the underwater vehicle with nonholonomic constraint. The proposed control scheme is applied to the posture control qf an underwater vehicle and verified the effectiveness of control strategy by numerical simulation.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.24
no.1
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pp.98-102
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2015
This paper proposes an autonomous navigation method for a nonholonomic mobile robot, based on the generalized Voronoi diagram (GVD). We define the look-ahead point for a given motion constraint to determine the direction of motion, which solves the problem of a minimum turning radius for the real nonholonomic mobile robot. This method can be used to direct the robot to explore an unknown environment and construct smooth feedback curves for the nonholonomic robot. As the trajectories can be smoothed, the position of the robot can be stabilized in the plane. The simulation results are presented to verify the performance of the proposed methods for the nonholonomic mobile robot. Furthermore, this approach is worth drawing on the experience of any other mobile robots.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2004.04a
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pp.135-140
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2004
In this paper, we study the posture control of an underwater vehicle with nonholonomic constraint. Generally, systems with nonholnomic constraints cannot be stabilized to an equilibrium points by smooth state feedback control. Therefore, we proposed a control strategy for posture control of the underwater vehicle using backstepping control. The proposed control scheme is applied to the posture control of an underwater vehicle and verified the effectiveness of control strategy by numerical simulation.
뱀형 로봇은 자유도보다 액추에이터의 수가 적은 논홀로믹 구속조건(nonholonomic constraint)을 가지며, 단순한 신체구조 이지만 초-여유자유도 구속조건(hyper-redundant constraint)을 이용해서 기밀한 운동과 다양한 기능을 만들어내는 특징을 가지고 있다. 본 논문에서는 6개의 관절로 각 링크가 2차원 상에서 직렬로 연결된 뱀형 로봇의 기구설계 및 기구학과 동력학을 바탕으로 설계된 기구에 대해 해석하여 운동방정식을 유도하여 추진원리와 운동원리에 관하여 알아본다. 기본적인 운동 메커니즘을 해석하여 구현한 알고리즘을 제작한 로봇에 적용하여 추진 원리와 운동원리를 검증한다. 실험용 로봇은 링크 중앙에 법선 방향으로 마찰력이 발생할 수 있도록 수동바퀴를 가지고 있으며, PC와 RF(Radio Frequency)로 직렬통신을 하며 PC에서의 운동 명령의 조작에 의해 전진, 후진, 좌/우 방향으로 회전을 할 수 있도록 운동 알고리즘을 적용할 수 있도록 제작되었다. 특징으로는 일반적으로 토크를 입력으로 하지 않고 각도를 입력으로 하여 관절을 제어하고 있다는 점이 있으며, 운동방정식 또한 이에 대한 관계를 바탕으로 유도한 것이다.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.2
no.4
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pp.61-68
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2001
A new approach for motion control of constrained mechanical systems is proposed in this paper. The approach uses a new equations of motion which is proposed by Udwadia and Kalaba and named Udwadia-Kalaba's equations of motion in this paper. This paper reveals that the Udwadia-Kalaba's equations of motion is more adequate to model constrained mechanical systems rather than the famous Lagrange's equations of motion at least for control purpose. The proposed approach coverts most of constraints including holonomic and nonholonomic constraints. Comparison of simulation results of two systems which are well-known in the literature show the superiority of the proposed approach. Furthermore, a special constrained mechanical system which includes nonlinear generalized velocities in its constraint equations, which has been considered to be difficult to control, can be controlled easily. It shows the possibility of the proposed approach to being a general framework for motion control of constrained mechanical systems with various kinds of constraints.
The equations of motion of two-wheeled vehicles, e.g. bicycles or motorcycles, are developed by using Lagrange's equations for quasi-coordinates. The pure rolling constraints between the ground and the two wheels are considered in the dynamical equations of the system. For each wheel, two nonholonomic and two holonomic constraints are introduced in a set of differential-algebraic equations (DAE). The constraint Jacobian matrix is obtained by collecting all the constraint equations and converting them into the velocity form. Equilibrium, an algorithm for searching for equilibrium points of two-wheeled vehicles and the associated problems are discussed. Formulae for calculating the radii of curvatures of ground-wheel contact paths and the reference point are also given.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.3
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pp.127-132
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1998
Mobile wheeled robots are nonholonomically constrained systems. Generally, it is very difficult to describe the motion of mechanical systems with nonintegrable nonholonomic constraints. An objective of this study is to describe the motion of a robot with a free wheel. The motion of holonomically and/or nonholonomically constrained system can be simply determined by Generalized Inverse Method presented by Udwadia and Kalaba in 1992. Using the method, we describe the exact motion of the robot and determine the constraint force exerted on the robot for satisfying constraints imposed on it. The application illustrates the ease with which the Generalized Inverse Method can be utilized for the purpose of control of nonlinear system without depending on any linearization, maintaining precision tracking motion and explicit determination of control forces of nonholonomically constrained system.
A cooperating control algorithm for two nonholonomic mobile robots is proposed. The task is composed of collision avoidance against obstacles and carrying a ladder. The front robot and the rear robot are called the leader and the follower, respectively. Each robot has a nonholonomic constraint so it cannot move in perpendicular directions. The environment is initially supposed to be unknown except target position. The torque that drives leader is determined by distance between the leader and the target position or the distance between it and the obstacles. The torque by target is attractive and the torque by obstacles is repulsive. The two mobile robots are supposed to be connected by link that can be expanded and contracted. The follower computes its torque using position and orientation information from the leader by communication. Simulation results show that the robots can drive to target position without colliding into the obstacles and maintain the distance in the allowable range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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