This paper concerns a SCARA type robot with the second arm flexible. Its equations of motion are derived by the Lagrangian mechanics. For controller design, the perturbation approach is taken to separate the original equations of motion into linear equations describing small perturbed motions and nonlinear equations describing purely rigid motion of the robot. To effect the desired payload motion, open loop control inputs are first determined based on the inverse dynamics of the latter. Next, in order to reduce the positional error during maneuver, an active vibration suppression is done. To this end, a feedback control is designed for robustness against disturbance on the basis of the linear equations and the LQR theory modified with a prescribed degree of stability. The numerical simulations results show the satisfactory control performance.
Autonomous Mobile Robot(AMR) is a field of study which is under active research along with rapid development of the engineering technology. The main reasons for the high interest in AMR are because of its ability to change work space freely and its capability to replace human being for difficult and dangerous jobs. Also the fact that AMR provides a variety of research fields, such as path planning, navigation algorithm, sensor fusion, image processing, and controller design is part of the reason for its popularity. But relatively few researches are concerned with controller. So in this paper, a control strategy of mobile robot with nonholonomic constraint for tracking ordered discontinuous motion is proposed. The proposed control strategy has been designed as a state feedback shape to allow the AMR to obtain continuous velocity and track the path which is composed of discontinuous motions. In order to design such controller, 3 states have been reduced to 2 states through coordinate projection. These ideas are tested for validity through simulation and simulation result is compared with experiments result.
Park, Seong-Hoon;Kim, Jee-Hong;Yi, Soo-Yeong;Chong, Kil-To;Sung, Young-Whee
Proceedings of the KIEE Conference
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2003.07d
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pp.2411-2413
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2003
A new small humanoid robot system is developed in this paper. The humanoid robot has total 20 DOFs : 6 DOFs in each legs, 3 DOFs in each arms, and 2 DOFs in head, 34cms in height, and 2kgs in weight. The robot has the following characteristics: (1) PDA as host controller (2) network-based joint controller (3) wireless camera attached in robot's head (4) mechanism design by CATIA and high speed laser prototyping (5) graphic MMI(Man-Machine Interface) utilizing the CATIA data. By using ADXL inclination sensor, we implement the rope swing with the robot leg motion as well as walking.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2013.05a
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pp.248-249
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2013
This study presents a potential field method for path planning to goal with a mobile robot in unknown environment. The proposed algorithm allows mobile robot to navigate through static obstacles, and find the path in order to reach the target without collision. This algorithm provides the robot with the possibility to move from the initial position to the final position (target). Stage and Player simulator is used to perform the robot motion and implement the potential field algorithm in C/C++ for performance evaluation. Two-dimensional terrain model is used to simulate the ability of robot in motion planning without any collision.
Kim, Young-Jin;Kim, Seung-Jae;Yang, Kyung-Sun;Lee, Jeong-Min;Yim, Chung-Hyuk;Kim, Dong-Hwan
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.1
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pp.1-7
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2012
This paper introduces the mechanical design, fabrication, and control of a biomimetic fish robot whose driving motions resemble a real fish's flexibility and movement. This robot uses two motors create flexible movement like that of a fish. Several schemes, such as neutral buoyancy, fast underwater swimming, and direction changes, are introduced. The tail of the fish robot is made of a polymer material for flexible movement. The interior of the tail contains a joint and a wire. A sine wave command was applied to the tail to produce motion resembling a real fish swimming, and a buoy control device was installed. The up and down motion of the robot fish was controlled using this device.
This paper presents about design efforts of a human-sized quadruped robot leg for high energy efficiency, and verifications. One of the representative index of the energy efficiency is the Cost of Transport (COT), but increased in the energy or work done is not calculated in COT. In this reason, the input to the output energy efficiency should be also considered as a very important term. By designing the robot with customized motor housing, small rotational inertia, and low gear ratio to reduce friction, high energy efficiency was achieved. Squatting motion of one leg was performed and simulation results were compared to the experimental results for validation. The developed 50 kg robot can lift the weight up to 200 kg, and during squatting, it showed high energy efficiency. The robot showed 71% input to output energy efficiency in positive work. Peak current during squatting only appears to be 0.3 A.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.1
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pp.136-142
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2015
In the paper, a design method of knee and pelvis joint in the biped robot is proposed for shock absorption and gravity compensation. Similarly to the human's body, the knee joints of the biped robot support most body weight and get a shock from the landing motion of the foot on the floor. The torque of joint motor is also increased sharply to keep the balance of the robot. Knee and pelvis joints with the spring are designed to compensate the gravity force and reduce the contact shock of the robot. To verify the efficiency of the proposed design method, we develope a biped robot with the joint mechanism using springs. At first, we experiment with the developed robot on the static motions such as the bent-knee posture both without load and with load on the flat ground, and the balance posture on the incline plane. The current of knee joint is measured to analyze the impact force and energy consumption of the joint motors. Also, we observe the motor current of knee and pelvis joints for the walking motion of the biped robot. The current responses of joint motors show that the proposed method has an effect on shock reduction and gravity compensation, and improve the energy efficiency of walking motions for the biped robot.
In robot industries, the request to obtain a high efficiency and accurately controlled electric actuator has been growing. Nevertheless, the effectiveness of electric actuators is significantly affected by the presence of factors such as nonlinearity, uncertain disturbance and unknown dynamics. Therefore, it makes difficult to derive an exact mathematical model of the controlled system. In this paper, a new method for easily recognizing and regenerating robot motions used in small size industries such as painting and welding parts is proposed. Instead of modeling the entire dynamic motion of the robot system, this method is based on the procedure of modeling and controller design for every arm individually. The proposed method does not require complex model and control system such that it gives easy working process to the small size industries. Based on this fact, in this research, the model and PID controller for every arm of the 3 DOF robot system are obtained separately. Some experimental results are implemented to validate the effectiveness of the proposed method.
A telerobot offers a more engaging and enjoyable interaction with people at a distance by communicating via audio, video, expressive gestures, body pose and proxemics. To provide its potential benefits at a reasonable cost, this paper presents a telepresence robot system for video communication which can deliver speaker's head motion through its display stanchion. Head gestures such as nodding and head-shaking can give crucial information during conversation. We also can assume a speaker's eye-gaze, which is known as one of the key non-verbal signals for interaction, from his/her head pose. In order to develop an efficient head tracking method, a 3D cylinder-like head model is employed and the Harris corner detector is combined with the Lucas-Kanade optical flow that is known to be suitable for extracting 3D motion information of the model. Especially, a skin color-based face detection algorithm is proposed to achieve robust performance upon variant directions while maintaining reasonable computational cost. The performance of the proposed head tracking algorithm is verified through the experiments using BU's standard data sets. A design of robot platform is also described as well as the design of supporting systems such as video transmission and robot control interfaces.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.30
no.11
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pp.1161-1169
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2013
In this paper an omni-directional mobile robot is suggested for educational robot platform. Comparing to other robots, a mobile robot can be easily designed and manufactured due to its simple geometric structure. Moreover, since it is required to have low DOF motion on planar space, fabrication of control system is also simple. In this research, omni-directional wheels were adopted to remove the non-holonomic characteristic of conventional wheels and facilitate control system design. Firstly, geometric structure of a Mecanum wheel which is a most frequently used omni-directional wheel was demonstrated. Then, the organization of the mobile platform was suggested in aspects of mechanism manufacturing and electronic hardware design. Finally, a methodology of control system development was introduced for educational purpose. Due to an intuitive motion generating ability, simple hardware composition, and convenient control algorithm applicability, the omni-directional mobile robot suggested in this research is expected to be a promising educational platform.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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