One approach of the control of a nonlinear system that has gained some success employs a fuzzy structure in cooperation with a neural network(ANFIS). The traditional ANFIS can only model and control the process in single-dimensional output nature in spite of multi-dimensional input. The membership function parameters are tuned using a combination of least squares estimation and back-propagation algorithm. In the case of a mobile robot, we need to drive left and right wheel respectively. In this paper, we proposed the control system architecture for a mobile robotic system that employs the 2-input 2-output ANFIS controller for trajectory tracking. Simulation results and preliminary evaluation show that the proposed architecture is a feasible one for mobile robotic systems.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.37
no.3
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pp.9-18
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2000
This paper presents methods for reducing odometer errors caused by kinematic imperfections in wheeled mobile robots. Wheel diameters and wheelbase are corrected by using encoders without landmarks. And a new velocity trajectory is proposed that compensates for an orientation error due to acceleration-resolution constraints on motor controllers. Based on this velocity trajectory, the wheel velocity of one out of two driven wheels may be changed by the traveled distance of the mobile robot. It is shown that a wheeled mobile robot can't move along a straight line exactly, even if kinematic correction are achieved perfectly, and this phenomenon is attributable to acceleration-resolution constraints on motor controllers. We experiment on a wheeled mobile robot with 2 d.o.f. and discuss the results.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.5
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pp.468-472
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2013
This paper deals with the indoor localization problem for a SSMR (Skid Steering Mobile Robot) subjected to wheel-ground friction and with one LRF (Laser Range Finder). In order to compensate for some friction effect, a friction related coefficient is estimated by the recursive least square algorithm and appended to the maneuvering command. Also to reduce odometric information based localization errors, the lines are extracted with scan points of LRF and matched with the ones of the corresponding map built in advance. The present friction compensation and scan map matching schemes have been applied to a laboratory SSMR, and experimental results are given to validate the localization performance along an indoor corridor.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.31
no.4
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pp.319-326
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2014
Accurate estimation of the robot's position has an important role in autonomous navigation. Odometry is one of the most widely used techniques for mobile robot positioning. However, odometry has a well-known drawback that the position errors are accumulated when the travel distance increases. The UMBmark method is the conventional odometry calibration scheme for two wheel differential mobile robots. In the UMBmark method, the approximations for small angles are used in order to simplify the calculations. In this paper, we propose the new calibration scheme by using experimental orientation errors. Kinematic parameters can be calculated accurately without approximations by using experimental orientation errors. The numerical simulation and experimental results show that the odometry accuracy can be improved by the proposed method.
In this paper, we present performance comparison of two methods to localize multiple robots. One is extended Kalman filter and the other is constraint propagation technique. Extended Kalman filter is conventional probabilistic method which gives the sub-optimal estimation rather than guarantee any boundary for true position of robot. In case of constraint propagation, it can give a boundary containing true robot position value. Especially, we deal with cooperative localization problem in outdoor environment for multiple robots equipped with GPS, gyro meter, wheel encoder. In simulation results, we present strength and weakness for localization methods based on extend Kalman filter and constraint propagation technique.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.10a
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pp.548-553
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2002
Most tasks of the large vertical or ceiling structures have been carried out by human power. Those tasks require us much operation costs and times, safety devices, etc. So the need of automation for those tasks have been rising. That automation needs a wall-climbing mobile vehicle. Most former researches are things about attachment devices and moving mechanisms. A wall-climbing mobile vehicle must be designed by a method different from the case of the vehicle of the horizontal environment. That is because gravity acts as a negative role on the stability of a wall-climbing vehicle. In this thesis, the particular shape characteristics of a wall-climbing mobile vehicle are derived by the wall-environment modeling. In addition, some design constraints of the permanent magnetic wheel as an attachment device was studied. According to those requirements and constraints, one specific wall-climbing mobile vehicle was designed and some experiments were made on the attachment ability of that vehicle.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.17
no.5
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pp.44-53
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1993
In this paper, we discuss on the control algorithm to make the wheeled inverse pendulum type mobile robot move in two dimensional plane. The robot considered in this paper has two independently driven wheels in same axel which suport and move it-self, and is assumed to have the fyro type sensor to know the inclination algle of the body and rotary encoders to know wheel's rotation angular velocity. The control algorithm is divided into three parts. The first part is for the posture and velocity control for forward-backward direction, the second is the steering control, and the last part is for the control of total system to track the given trajectory. We handle the running velocity control of the robot as part of the posture control to keep the balance because the posture relates deeply with the velocity and can be controlled by the velocities of the wheels. The control problem is analyzed as the tracking control, and the controller is realized with the state feedback and feed-forward of the reference velocity. Constructing the control system which contained one intergrator in forward path, we also realized the control system without observer for the estimation of the accumulated errors in the inclination angle of the body. To prevent the robot from being unstable state by sudden variation of the reference velocity when it starts and stops, or changes velocity, the reference velocity of which acceleration is slowly changing, is ordered to the robot. To control its steering, we give the different reference velocities for both wheels which are calculated from the desired angular velocity of the body. Finally, we presents the experimental results of the experimental robot Yamabico Kurara in which the proposed control algorithm had been implemented.
Industrial and economical importance of CP(Cellular Phone) is growing rapidly. Combined with IT technology, CP is currently one of the most attractive technologies for all. However, unless we find a breakthrough to the technology, its growth may slow down soon. RT(Robot Technology) is considered one of the most promising next generation technology. Unlike the industrial robot of the past, today's robots require advanced technologies, such as soft computing, human-friendly interface, interaction technique, speech recognition, object recognition, and many others. In this study, we present a new technological concept named RCP(Robotic Cellular Phone), which combines RT & CP, in the vision of opening a new direction to the advance of CP, IT, and RT all together. RCP consists of 3 sub-modules. They are $RCP^{Mobility}$, $RCP^{Interaction}$, and $RCP^{Interaction}$. $RCP^{Mobility}$ is the main focus of this paper. It is an autonomous navigation system that combines RT mobility with CP. Through $RCP^{Mobility}$, we should be able to provide CP with robotic functionalities such as auto-charging and real-world robotic entertainments. Eventually, CP may become a robotic pet to the human being. $RCP^{Mobility}$ consists of various controllers. Two of the main controllers are trajectory controller and self-localization controller. While Trajectory Controller is responsible for the wheel-based navigation of RCP, Self-Localization Controller provides localization information of the moving RCP. With the coordinate information acquired from RFID-based self-localization controller, Trajectory Controller refines RCP's movement to achieve better RCP navigations. In this paper, a prototype system we developed for $RCP^{Mobility}$ is presented. We describe overall structure of the system and provide experimental results of the RCP navigation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.5
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pp.487-495
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2012
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.
This paper describes a motored wheelchair that is suitable for disabled persons. A distinguish feature of our wheelchair is that a closed link mechanism is introduced. This link module changes conventional motored wheelchairs to computer controlled ones. It means that using intelligent functions of the computer, conventional motored wheelchairs can be navigated like an intelligent robot. Three examples of intelligent navigation functions are demonstrated. The first one is a motored wheelchair controlled by the head movement of the operator. The second one is a motored wheelchair with the image processing. Last one is a motored wheelchair with the remote sensing function.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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