곤충형 로봇을 기반으로 개발한 로봇 교육과정을 학생들에게 적용한 결과 학생들이 로봇 움직임을 쉽게 이해하고 프로그래밍 및 알고리즘을 이해하는데 큰 효과가 있었다. 초등학교 5학년 학생들을 대상으로 마인드스톰 NXT 로봇교구로 진행한 로봇학습은 개미나 바퀴벌레 등 곤충을 관찰한 후 그룹별로 곤충의 모양을 본따 로봇을 만들고 곤충의 움직임을 모방하여 프로그래밍을 하도록 하였다. 특히 그룹별 임무 수행 경기의 경쟁을 함으로써 학생들 간의 토의 능력 및 로봇 제작, 프로그래밍에 대한 흥미도를 높일 수 있었다.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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제1권2호
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pp.91-93
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2000
Insects have many excellent features and functions in their small bodies, such as hexapod walking, flapping flight, vision systems, sensory hairs, etc, and those characteristics can be thought as good models for many types of robots. Insects also will be good models far micro-machines because of its size. Insect behavior consists of simple reflex acts and programmed behavior, Some robots were made in order to clarify the emergent mechanism of insect behavior, Through some experiments it would be found that even if insect behavior consists of some simple action patterns, it looks intelligent through interactions its sensors and actuators with its complex environment. In the near futures small robots inspired by insects will be used in many fields of our life. I hope that insect-model based robots will play an active part in many fields and that they will make us happy.
This paper presents the impact minimization of a biped robot by using genetic algorithm. In case we want to accomplish the designed plan under the special environments, a robot will be required to have walking capability and patterns with legs, which are in a similar manner as the gaits of insects, dogs and human beings. In order to walk more effectively, studies of mobile robot movement are needed. To generate optimal motion for a biped robot, we employ genetic algorithm. Genetic algorithm is searching for technology that can look for solution from the whole district, and it is possible to search optimal solution from a fitness function that needs not to solve differential equation. In this paper, we generate trajectories of gait and trunk motion by using genetic algorithm. Using genetic algorithm not only on gait trajectory but also on trunk motion trajectory, we can obtain the smoothly stable motion of robot that has the least impact during the walk. All of the suggested motions of biped robot are investigated by simulations and verified through the real implementation.
It is known that many insects and animals can return to their nest after exploration, with their own specific homing mechanisms. Their homing navigation methods have been applied to the robotic navigation. In this paper, we test the sector-based image matching method motivated by the honeybee's landmark navigation behaviour. Here, our robotic approach uses the reference compass to identify the current head direction and the relative angular position of landmarks for the navigation. The robot shows desirable homing behaviors if the robot is surrounded by landmarks. The result of robot experiment is in good agreement with that of simulation.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제4권3호
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pp.327-336
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2004
In distributed autonomous mobile robot system, each robot (predator or prey) must behave by itself according to its states and environments, and if necessary, must cooperate with other robots in order to carry out a given task. Therefore it is essential that each robot have both learning and evolution ability to adapt to dynamic environment. This paper proposes a pursuing system utilizing the artificial life concept where virtual robots emulate social behaviors of animals and insects and realize their group behaviors. Each robot contains sensors to perceive other robots in several directions and decides its behavior based on the information obtained by the sensors. In this paper, a neural network is used for behavior decision controller. The input of the neural network is decided by the existence of other robots and the distance to the other robots. The output determines the directions in which the robot moves. The connection weight values of this neural network are encoded as genes, and the fitness individuals are determined using a genetic algorithm. Here, the fitness values imply how much group behaviors fit adequately to the goal and can express group behaviors. The validity of the system is verified through simulation. Besides, in this paper, we could have observed the robots' emergent behaviors during simulation.
Inspired by small insects, which perform rapid and stable locomotion based on body softness and tripod gait, various milli-scale six-legged crawling robots were developed to move rapidly in harsh environment. In particular, cockroach's leg compliance was resembled to enhance the locomotion performance of the crawling robots. In this paper, we investigated the effects of changing leg compliance for the locomotion performance of the small light weight legged crawling robot under various payload condition. First, we developed robust milli-scale six-leg crawling robot which actuated by one motor and fabricated in SCM method with light and soft material. Using this robot platform, we measured the running velocity of the robot depending on the leg stiffness and payload. In result, there was optimal range of the leg stiffness enhancing the locomotion ability at each payload condition in the experiment. It suggests that the performance of the crawling robot can be improved by adjusting stiffness of the legs in given payload condition.
Small-scale ground mobile robots can access confined spaces where people or larger robots are unable. As the scale of the robot decreases, the relative size of the environment increases; therefore, maintaining the mobility of the small-scale robot is required. However, small-scale robots have limitations in using a large number of high-performance actuators, powerful computational devices, and a power source. Insects can effectively navigate various terrains in nature with their legged motion. Discrete contact with the ground and the foot enables creatures to traverse irregular surfaces. Inspired by the leg motion of the insect, researchers have developed small-scale robots and they implemented swing and lifting motions of the leg by designing leg linkages that can be adapted to small-scale robots. In this paper, we propose a leg linkage design for insect-inspired small-scale ground mobile robots. To use minimal actuation and reduce the control complexity, we designed a 1-DOF 3-dimensional leg linkage that can generate a proper leg trajectory using one continuous rotational input. We analyzed the kinematics of the proposed leg linkage to investigate the effect of link parameters on the foot trajectory.
Jumping is considered as a suitable way for realizing fast locomotion on the ground. As for the issue of developing mobile robots that can jump up and forward enough for accomplishing useful missions, this paper first introduces two types of jumping principles that are found in biological animals or insects. We also present how the principles are applied to several jumping robot examples that include outcomes for the past a few years and also our recent one. Design ideas and features of the robots are explained and compared in order to discuss important issues and guidelines for the design of jumping robots.
소형의 다리형 주행 로봇은 몸체의 크기 대비 바퀴주행보다 높은 장애물을 극복할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 이점을 활용하여 다양한 형태의 다리 주행 소형 로봇이 개발되었다. 본 논문에서는 기존의 단면 주행을 넘어 양면 주행이 가능한 12족 생체모사 크롤링 로봇을 제안한다. 주행 로봇은 험지 주행 시에 전복되거나 자세가 흐트러지는 경우가 자주 발생한다. 12족 양면 주행로봇은 전복이 되어도 지체 없이 곧바로 주행이 계속 가능하다. 양면 주행을 위한 핵심 메커니즘은 구동부를 공유하는 것이다. 몸체부의 중간에 위치한 힘 전달 구조가 위와 아래에 위치한 모든 다리로 움직임을 전달한다. 이와 같이, 유사한 기능을 수행하는 구조물을 통합하여 구조의 간소화와 경량화를 달성하였다. 또한, 무게를 줄이기 위하여 종이 기반의 복합재를 사용하여 32g의 경량 설계를 수행하였다. 로봇의 성능을 평가하기 위해, 윗면과 아랫면 모두에 대해 주행 테스트를 실시하였다. 그 결과 윗면으로 주행 시 0.52m/s, 아랫면으로 주행 시 0.42m/s의 속력을 보여주어, 양면 모두 성공적인 주행이 가능함을 확인하였다.
Over the past decade, small robots have been of particular interest in the engineering field. Among the various types of small robots, biomimetic robots, which mimic animals and insects, have been developed for special activities in areas where humans cannot physically access. The optimal motion of a walking robot can be determined by the characteristics of the traversed surface (e.g., roughness, curvature, slope, materials, etc.). This study proposes three types of piezoelectric structures using different driving mechanisms, depending on the application range of the small walking robots. Dynamic modeling using computer-aided engineering optimized the shape of the robot to maximize its moving characteristics, and the results were also verified through its fabrication and experimentation. Three types of robots, named by their actuator shapes as I, π, & T-shape, were proposed regarding application for small scale ambulatory robots to different terrain conditions. Among these, the T-shaped robots were shown to have a wide range of speeds (from 2 mm/s up to 255 mm/s) and good carrying capacity (up to 10 g at 50 mm/s) through driving experiments. Based on this study, we proposed possible application areas for the three types of walking robot actuators.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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