International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.1
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pp.42-52
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2006
In order to utilize hydrodynamic drag force on articulated robots moving in an underwater environment, an optimum motion planning procedure is proposed. The drag force acting on cylindrical underwater arms is modeled and a directional drag measure is defined as a quantitative measure of reaction force in a specific direction in a workspace. A repetitive trajectory planning method is formulated from the general point-to-point trajectory planning method. In order to globally optimize the parameters of repetitive trajectories under inequality constraints, a 2-level optimization scheme is proposed, which adopts the genetic algorithm (GA) as the 1st level optimization and sequential quadratic programming (SQP) as the 2nd level optimization. To verify the validity of the proposed method, optimization examples of periodic motion planning with the simple two-link planner robot are also presented in this paper.
A robot motion planning algorithm for time-varying obstacle avoidance is proposed. The robot motion planning problem is replaced with the optimization problem by using the distance function with the divided configuration space. To divide the configuration space, the polar coordinate system is used. For each divided configuration space, the admissible region where the robot can reach without collisions is obtained using the distance function. For an object moving in a plane, the admissible region is described by linear constraints on the polar coordinate system. A numerical algorithm that solves the optimization problem is shown and the computer simulation is carried out.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.9
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pp.133-144
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2000
The dynamic walking planning and the inverse dynamics of the biped robot is investigated in this paper. The biped robot is modeled with 14 degrees of freedom rigid bodies considering the walking pattern and kinematic construction of humanoid. The method of the computer aided multibody dynamics is applied to the dynamic analysis. The equations of motion of biped are initially represented as terms of the Cartesian corrdinates then they are converted to the minimum number of equations of motion in terms of the joint coordinates using the velocity transformation matrix. For the consideration of the relationships between the ground and foot the holonomic constraints are added or deleted on the equations of motion. the number of these constraints can be changed by types of walking patterns with three modes. In order for the dynamic walking to be stabilizable optimized trunk positions are iteratively determined by satisfying the system ZMP(Zero Moment Point) and ground conditions.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.8
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pp.948-954
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1999
In this paper, we propose a cooperative motion planning algorithm for two tightly-coupled mobile robots. Specifically, the considered cooperative work is that two mobile robots should transfer a long rigid object along a predefined path. To resolve the problem, we introduce a master-slave concept for two obile robots having the same structure. According to the velocity of the master robot and the positions of two robots on the path, the velocity of the slave robot is determined. The slave normally tracks the master's motion, but in case that the velocity of the slave exceeds the velocity limit, the roles of the robots should be interchanged. The effectiveness of the proposed algorithm is proved by computer simulations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.3
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pp.192-198
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2016
Motion planning problem is still one of the important issues in robotic applications. In many real-time motion planning problems, it is advisable to find a feasible solution quickly and improve the found solution toward the optimal one before the previously-arranged motion plan ends. For such reasons, sampling-based approaches are becoming popular for real-time application. Especially the use of a rapidly exploring random $tree^*$ ($RRT^*$) algorithm is attractive in real-time application, because it is possible to approach an optimal solution by iterating itself. This paper presents a modified version of informed $RRT^*$ which is an extended version of $RRT^*$ to increase the rate of convergence to optimal solution by improving the sampling method of $RRT^*$. In online motion planning, the robot plans a path while simultaneously moving along the planned path. Therefore, the part of the path near the robot is less likely to be sampled extensively. For a better solution in online motion planning, we modified the sampling method of informed $RRT^*$ by combining with the sampling method to improve the path nearby robot. With comparison among basic $RRT^*$, informed $RRT^*$ and the proposed $RRT^*$ in online motion planning, the proposed $RRT^*$ showed the best result by representing the closest solution to optimum.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.26
no.11
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pp.1770-1781
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1989
Two robots working in a common workspace may collide with each other. In this paper, a collision-free motion planning algorithm using view time concept is proposed to detect and avoid collision before robot motion. Collision may occur not only at the robot end effector but also at robot links. To detect and avoid potential collisions, the trajectory of the first robot is sampled periodically at every view time and the region in Cartesian space swept by the first robot is viewed as an obstacle during a single sampling period. The forbidden region in the joint constraint map (JCM). The JCM's are obtained in this way at every view time. An algorithm is established for collision-free motion planning of the two robot system from the sequence of JCM's and it is verified by simulations.
The artificial potential method uses a potential field to guide a robot from a start to a goal configuration respectively. The potential field consists of attractive potential used to pull a robot toward a goal and repulsive potential to keep it away from obstacles. However, there are two problems concerning local minimum and computational cost to be resolved in conventional artificial potential methods. This study proposes a method utilizing a spline surface that interpolates arbitrary boundaries and a domain reduction method that reduces the unnecessary area. The proposed spline surface interpolates arbitrary shaped boundaries and is used as an artificial potential to guide a robot for global motion planning of a mobile robot. A reduced domain process reduces the unnecessary domain. We apply a distance-weighted function as such a function, which blends distances from each boundary with a reduction in computational time compared with other analytical methods. As a result, this paper shows that an arbitrary boundary spline surface provides global planning and a domain reduction method reduces local minimum with quick operation.
Despite the many significant advances made in robot architecture, the basic approaches are deliberative and reactive methods. They are quite different in recognizing outer environment and inner operating mechanism. For this reason, they have almost opposite characteristics. Later, researchers integrate these two approaches into hybrid architecture. In such architecture, Reactive module also called low-level motion control module have advantage in real-time reacting and sensing outer environment; Deliberative module also called high-level task planning module is good at planning task using world knowledge, reasoning and intelligent computing. This paper presents a framework of the integrated planning and control for mobile robot navigation. Unlike the existing hybrid architecture, it learns topological map from the world map by using MST (Minimum Spanning Tree)-based SOFM (Self-Organizing Feature Map) algorithm. High-level planning module plans simple tasks to low-level control module and low-level control module feedbacks the environment information to high-level planning module. This method allows for a tight integration between high-level and low-level modules, which provide real-time performance and strong adaptability and reactivity to outer environment and its unforeseen changes. This proposed framework is verified by simulation.
Lim Seun ho;Cho Jung san;Yi Soo-Yeong;Ahn Hee-Wook;Sung Young Whee
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.9
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pp.825-832
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2004
A small biped robot system is designed and implemented. The robot system consists of a mechanical robot body, a control system, a sensor system, and a user interface system. The robot has 12 dofs for two legs, 6 dofs for two arms, 2 dofs for a neck, so it has total 20 dofs to have dexterous motion capability. The implemented robot has the capability of performing intelligent actions such as playing soccer, resisting external forces, and walking on a slope terrain. In this paper, we focus on the robot's capability of playing soccer. The robot uses a color CCD camera attached on its head as a sensor for playing soccer. To make the robot play soccer with only one camera, an algorithm, which consists of searching, localization, and motion planning, is proposed and experimented. The results show that the robot can play soccer successfully in the given environments.
Park, Youl-Moon;Thu, Le Xuan;Won, Jong-Beom;Park, Sung-Jun;Kim, Yong-Gil
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.17
no.2
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pp.35-41
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2014
This paper describes the obstacle avoidance architecture to walk safely around in factory and home environment, and presents methods for path planning and obstacle avoidance for the humanoid robot. Solving the problem of obstacle avoidance for a humanoid robot in an unstructured environment is a big challenge, because the robot can easily lose its stability or fall down if it hits or steps on an obstacle. We briefly overview the general software architecture composed of perception, short and long term memory, behavior control, and motion control, and emphasize on our methods for obstacle detection by plane extraction, occupancy grid mapping, and path planning. A main technological target is to autonomously explore and wander around in home environments as well as to communicate with humans.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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