Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.2
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pp.164-170
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2013
Quadrotor UAV (Unmanned Aerial Vehicle) is a flying robotic platform which has drawn lots of attention in the recent years. The attraction comes from the fact that it is able to perform agile VTOL (Vertical Take-Off Landing) and hovering functions. In addition, the efficient modular structure composed of four electric rotors makes its design easier compared to other single-rotor type helicopters. In many cases, a quadrotor often utilizes vision systems in order to obtain altitude control and navigation solution in hostile environments where GPS receivers are not working or deniable. For carrying out their successful missions, it is essential for flight control systems to have fast and stable control responses of heading angle outputs. This paper presents a Fuzzy Logic based lateral PI controller to stabilize and control the quadrotor vehicle equipped with vision systems. The advantage of using the fuzzy based PI controller lies in the fact that it could acquire a desired output response of a heading angle even in presence of disturbances and uncertainties. The performance comparison of the newly proposed Fuzzy-PI controller and the conventional PI controller was carried out with various simulation results.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.2
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pp.193-199
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2014
In this paper, we present an overview of the structure of a lab-built powered knee prosthesis and the control of it. We build a powered prosthesis prototype on the basis of previous researches and aim at obtaining the essential technology related with its control. We adopt the slider-crank mechanism with a DC motor as an actuator to manipulate the knee joint. We also build an embedded control system for the prosthesis with a 32-bit DSP controller as a main computation unit. We divide the gait phase into five stages and use a FSM (Finite State Machine) to generate a torque reference needed for each stage. We also propose to use a position-based impedance controller for driving the powered knee prosthesis stably. We perform some walking experiments at fixed speeds on a tread mill in order to show the feature of the built powered prosthesis. The experimental results show that our prosthesis has the ability to provide a functional gait that is representative of normal gait biomechanics.
This paper proposes a direct adaptive control method using self-recurrent wavelet neural network (SRWNN) for stable path tracking of mobile robots. The architecture of the SRWNN is a modified model of the wavelet neural network (WNN). Unlike the WNN, since a mother wavelet layer of the SRWNN is composed of self-feedback neurons, the SRWNN has the ability to store the past information of the wavelet. For this ability of the SRWNN, the SRWNN is used as a controller with simpler structure than the WNN in our on-line control process. The gradient-descent method with adaptive learning rates (ALR) is applied to train the parameters of the SRWNN. The ALR are derived from discrete Lyapunov stability theorem, which are used to guarantee the stable path tracking of mobile robots. Finally, through computer simulations, we demonstrate the effectiveness and stability of the proposed controller.
The robot proximity and tactile sensors can be categorized into two groups: grip sensors and safety sensors. They have different performance requirements. The safety sensor should have long proximity range and fast response in order to secure enough response time before colliding with ambient objects. As for the tactile sensing function, the safety sensor need to be fast and compliant to mitigate the impact from a collision. In order to meet these requirements, we proposed and demonstrated a compliant integrated safety sensor suitable to human-friendly robots. An ultrasonic proximity sensor and a piezoelectric tactile sensor made of PVDF films have been integrated in a compliant PDMS structure. The implemented sensor demonstrated the maximum proximity range of 35 cm. The directional tolerance for 30 cm detection range was about ${\pm}15^{\circ}$ from the normal axis. The integrated PVDF tactile sensor was able to detect various impacts of up to 20 N in a controlled experimental setup.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1998.06a
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pp.158-163
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1998
This paper is our first attempt to construct a information processing system such as the living creatures' brain based on artificial life technique. In this paper, we propose a method of constructing neural networks using bio-inspired emergent and evolutionary concept, Ontogeny of living things is realized by cellular automata model and Phylogeny that is living things adaptation ability themselves to given environment, are realized by evolutionary algorithms. Proposing evolving cellular automata neural systems are calledin a word ECANS. A basic component of ECANS is 'cell' which is modeled on chaotic neuron with complex characteristics, In our system, the states of cell are classified into eight by method of connection neighborhood cells. When a problem is given, ECANS adapt itself to the problem by evolutionary method. For fixed cells transition rule, the structure of neural network is adapted by change of initial cell' arrangement. This initial cell is to become a network b developmental process. The effectiveness and the capability of proposed scheme are verified by applying it to pattern classification and robot control problem.
Stroke patients should exercise for the rehabilitation of their fingers, because they can't use their hand and fingers. Their hand and fingers are fixed on the hand fixing system for rehabilitation exercise of them. But the hands clenched the fist of stroke patients are difficult to fix on it. In order to fix the hands and fingers, their palms are pressed with pressing bars and are controlled by reference force. The fixing system must have a five-axis force/moment sensor to force control. In this paper, the five-axis force/moment sensor was developed for the hand fixing system of finger-rehabilitation exercising system. The structure of the five-axis force/moment sensor was modeled, and designed using finite element method(FEM). And it was fabricated with strain-gages, then, its characteristic test was carried out. As a result, the maximum interference error is less than 2.43 %.
This paper addresses two interrelated problems concerning the tracking control of pod propulsion unmanned surface vessel (USV), namely, the modeling of pod propulsion USV, and tracking controller design. First, based on MMG modeling theory, the model of pod propulsion USV is derived. Furthermore, a practical adaptive neural tracking controller is proposed by backstepping technique, neural network approximation and adaptive method. Meanwhile, unlike some existing tracking methods for surface vessel whose control algorithms suffer from "explosion of complexity", a novel neural shunting model is introduced to solve the problem. Using a Lyapunov functional, it is proven that all error signals in the system are uniformly ultimately bounded. The advantages of the paper are that first, the underactuated characteristic of pod propulsion USV is proved; second, the neural shunting model is used to solve the problem of "explosion of complexity", and this is a combination of knowledge in the field of biology and engineering; third, the developed controller is able to capture the uncertainties without the exact information of hydrodynamic damping structure and the sea disturbances. Numerical examples have been given to illustrate the performance and effectiveness of the proposed scheme.
Kim, Jae-Jun;Kim, Byoung-Soo;Lee, Jin-Yi;Lee, Soon-Geul
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.27
no.11
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pp.30-36
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2010
Previous researches show that linearly integrated Hall sensor arrays (LIHaS) can detect cracks in the steel structure fast and effectively This paper proposes an algorithm that estimates the size and shape of cracks for the developed LIHaS. In most nondestructive testing (NDT), just crack existence and location are obtained by processing 1-dimensional data from the sensor that scans the object with relative speed in single direction. The proposed method is composed with two steps. The first step is constructing 2-dimensionally mapped data space by combining the converted position data from the time-based scan data with the position information of sensor arrays those are placed in the vertical direction to the scan direction. The second step is applying designed Laplacian filter and smoothing filter to estimate the size and shape of cracks. The experimental results of express train wheels show that the proposed algorithm is not only more reliable and accurate to detecting cracks but also effective to estimate the size and shape of cracks.
The Stewart platform manipulator is a closed-kinematics chain robot manipulator that is capable of providing high structural rigidity and positional accuracy. However, this is a complex and nonlinear system, so the control performance of the system is not so good. In this paper, a new robust motion control algorithm is proposed. The algorithm uses partial state feedback for a class of nonlinear systems with modeling uncertainties and external disturbances. The major contribution is the design of a robust observer for the state and the perturbation of the Stewart platform, which is combined with a variable structure controller (VSC). The combination of controller and observer provides the robust routine called sliding mode control with sliding perturbation observe. (SMCSPO). The optimal gains of SMCSPO, which is determined by nominal eigenvalues, are easily obtained by genetic algorithm. The proposed fitness function that evaluates the gain optimization is to put sliding function. The control performance of the proposed algorithm is evaluated by the simulation and experiment to apply to the Stewart platform. The results showed high accuracy and good performance.
The purpose of this study is to develop a motion generation technique based on a double inverted pendulum model (DIPM) that learns and reproduces humanoid robot (or virtual human) motions while keeping its balance in a pattern similar to a human. DIPM consists of a cart and two inverted pendulums, connected in a serial. Although the structure resembles human upper- and lower-body, the balancing motion in DIPM is different from the motion that human does. To do this, we use the motion capture data to obtain the reference motion to keep the balance in the existence of external force. By an optimization technique minimizing the difference between the motion of DIPM and the reference motion, control parameters of the proposed method were learned in advance. The learned control parameters are re-used for the control signal of DIPM as input of linear quadratic regulator that generates a similar motion pattern as the reference. In order to verify this, we use virtual human experiments were conducted to generate the motion that naturally balanced.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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