Omnidirectional mobile robots are capable of arbitrary motion in an arbitrary direction without changing the direction of wheels, because they can perform 3 degree-of-freedom (DOF) motion on a 2-dimensional plane. In this research, a new class of an omnidirectional mobile robot is proposed. Since it has synchronously steerable omnidirectional wheels, it is called an omnidirectional mobile robot with steerable omnidirectional wheels (OMR-SOW). It has 3 DOFs in motion and one DOF in steering. One steering DOF can function as a continuously variable transmission (CVT). CVT of the OMR-SOW increases the range of velocity ratio from the wheel velocities to robot velocity, which may improve...
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.8
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pp.696-703
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2005
Since most autonomous mobile robots are powered by a battery, it is important to increase the continuous operating time without recharging. This can be achieved by improving the energy efficiency of a mobile robot, but little research on energy efficiency has been performed. This paper proposes two methods for improving the energy efficiency of an omnidirectional mobile robot.. One method is to realize a continuously variable transmission (CVT) by adopting the mechanism of steerable omnidirectional wheels. The other is the proposed steering algorithm in which wheel arrangement of the mobile robot is continuously adjusted so as to obtain the maximum energy efficiency of the motors during navigation. In addition, new omnidirectional wheels which can be transformed to the conventional wheels depending on the driving conditions are proposed to compensate for less efficient omnidirectional drive mode. Various tests show that motion control of the OMR-SOW works satisfactorily and the proposed steering algorithm for CVT can provide higher energy efficiency than the algorithm using a fixed steering angle. In addition, it is shown that the differential drive mode can give better energy efficiency than the omnidirectional drive mode.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.12
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pp.1817-1825
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2021
Omnidirectional mobile robots can be mobile in any direction without changing the robot's direction, making them easy to apply in many applications and providing excellent maneuverability. Omnidirectional mobile robots have non-linear dynamic components such as friction, making them difficult to model accurately. In this paper, we linearize the mobile robot system using the mobile robot's inverse dynamics and integral sliding mode control method to remove these nonlinear components. And the position and velocity gains are optimized using a genetic algorithm to realize the optimal performance of the proposed system control method. As a result of the performance evaluation, the genetic algorithm's control method showed superior performance than the control method with an arbitrary gain. And the proposed inverse dynamic and integral sliding mode control method can be applied to other control methods. It can be beneficial for designing a linear control system.
In this study, singularity of two types of mobile robots for various input joints are investigated: One is the mobile robot with three caster wheels and the other is the mobile robot with two conventional wheels and one caster wheel. Kinematic models are derived via the transfer method of generalized coordinates. Then, determinants of the Jacobian of the mobile robots are used to identify the singularity configurations.
Many types of omnidirectional wheels with passive rollers have gaps between rollers. Since these gaps cause a wheel to make discontinuous contact with the ground, they lead to vertical and/or horizontal vibrations during wheel operation. In addition, the radii of passive rollers are related to the height of a bump an omnidirectional wheel can surmount. In this research a new design of the alternate wheel is proposed. Because this wheel makes continuous contact with the ground and has alternating large and small rollers around the wheel, it is termed a continuous alternate wheel (CAW). In this paper a design procedure is also presented to determine the optimum number of rollers, the radii of rollers and the inside inclination angle of an outer roller for given design specifications. The CAW based on this design is compared to the existing alternate wheels in terms of design. Finally, an actual continuous alternate wheel is constructed to verify validity of the design guidelines.
In this paper, we identify the isotropic configurations of an omnidirectional mobile robot with three caster wheels, depending on the selection of actuated joints. First, We obtain the kinematic model of a caster wheeled omnidirectional mobile robot(COMR) without matrix inversion. For a given task velocity, the instantaneous motion of each wheel is decomposed into two orthogonal instantaneous motions of the steering and the rotating joints. Second, with the characteristic length introduced, we derive the isotropy conditions of a COMR having $n({\ge}3)$ actuated joints, which are imposed on two Jacobian matrices, $A{\in}R^{n{\times}3}$ and $B{\in}R^{6{\times}6}$. Under the condition of $B{\propto}I_6$, three caster wheels should have identical structure with the length of the steering link equal to the radius of the wheel. Third, depending on the selection of actuated joints, we derive the conditions for $A^t$$A{\propto}I_3$ and identify the isotropic configurations of a COMR. All possible actuation sets with different number of actuated joints and different combination of rotating and steering joins are considered.
In this paper, we propose a method using neural network (NN) to improve the motion control of a decentralized control system for cooperative transportation. In our former work, a decentralized control system for transporting a single object by multiple nonholonomic mobile robots has been developed. One of these mobile robots acts as a leader, who is assumed to be able to plan and to manipulate the omnidirectional motion of the object. Other robots, referred to as followers, cooperatively transport the object by keeping a constant position relative to the object. in this work, it is assumed that the leader can not only plan but also broadcast the local velocity of the object. Then...
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.6
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pp.571-576
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2015
This paper proposes an auto-parking controller for omnidirectional mobile robots. The controller uses the multi-sensor system including ultrasonic sensor and camera. The several ultrasonic sensors of robot detect the distance between robot and each wall of the parking lot. The camera detects the global position of robot by capturing the image of artificial landmarks. To improve the accuracy of position estimation, we applied the extended Kalman filter with adaptive fuzzy controller. Also we developed the fuzzy control system to reduce the settling time of parking. The experimental results are presented to verify the usefulness of the proposed controller.
Kim, Hyo-Joong;Cho, Chang-Nho;Kim, Hwi-Su;Song, Jae-Bok
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.3
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pp.289-295
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2012
In recent years, an increased amount of research has been carried out on mobile robots to improve the performance of service robots. Mobile robots maximize the mobility of service robots, thus allowing them to work in different areas. However, conventional service robots have their center of mass placed high above the ground, which may cause them to fall when moving at high speed. Furthermore, hub-type actuators, which are often used for mobile robots, are large and expensive. In this study, we propose a mobile robot with a hub-type actuator unit and a variable footprint mechanism. The proposed variable footprint mechanism greatly improves the stability and mobility of the robot, allowing it to move freely in a narrow space and carry out various tasks. The performance of the proposed robot is verified experimentally.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.23
no.1
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pp.21-27
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2022
Traditional automobile or 2-wheeled robot have limitations on mobility because of their mechanical structure. As traditional automobile is being replaced by electric cars, robot technology is applied to the car industry. In robotics, many researchers worked on omnidirectional mobile robot and produced lots of noticeable results. However in many of the results, specialized wheels such as Mecanum wheels are required. That imposes restrictions on robot speed and outdoor driving. We proposed a 2-wheeled modular robot that has omnidirectional mobility without using specialized wheels. In this paper, we propose a 4-wheeled omnidirectional mobile robot that consists of those two modular robots. The proposed robot adopts electric brakes to combine wheel housings and the robot body or to separate wheel housings from the robot body. Two absolute-type encoders and four incremental encoders are used to control the position of the wheel housing and velocities of the wheels. The proposed robot has omnidirectional mobility and can move fast and outdoor with normal tire wheels. We implemented the proposed robot and the feasibility and stability of the robot is verified by two separate experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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