서비스 로봇에서는 산업용 로봇에서 많이 사용하던 로봇 머니퓰레이터 대신에 여유자유도형 인간형 로봇 팔이 사용어야한다. 여유자유도 인간형 로봇팔은 산업용 로봇 팔에 비하여 자유도 수가 많아서 특이점 및 장애물 회피에 더욱 우수한 성능을 가지고 있어 정해지지 않은 복잡한 환경에서 동작해야 하는 서비스 로봇에 적합하다. 여유 자유도 로봇 팔의 제어 문제는 구동 알고리즘에서 역기구학 및 자코비언을 사용하기 때문에 복잡한 연산 및 그 계산량이 많다는 것이 문제가 된다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 수치해석적인 역기구학 해법 및 가중 의사역 행열 제어 알고리즘을 제안하며 이를 시스템으로 구현하여 실험으로 효용성을 입증하였다.
In this paper, robust vibration control of a one-link flexible robot arm based on variable structure system is discussed. We derive dynamic equations of it using a Lagragian assumed modes method based on Bernoulli-Euler beam theory. The optimal sliding surface is designed and the problem of chattering is also solved by the adoptation of a continuous control law within a small neighborhood of the switching hyperplane.
본 연구에서는 두개의 팔을 가지는 실험용 로보트를 모델링 하기위해 사용된 기법들을 제시한다. 로보트는 수직 평면상에서 움직이므로 중력의 영향을 받는다. 그리고 두팔은 모두 탄성을 가진다. 이 로보트는 탄성 멤버들을 가지는 로보트의 여 러 제어기법들을 연구하기위해 만들어졌다. 시스템의 특성들은 아주 유연한 멤버들 을 가지게끔 정해진다.이것은 제어를 위해 쓰이는 전자부품들에 요구되는 밴드폭을 제안하고, 탄성이 크고 빠른 로보트에서 관찰 되어지는 유연한 운동들을 흉내낸다.
In general, articulated robot control technology is limited to the design of robot arm control systems considering each joint of the robot joint as a simple servomechanism. This method describes the varying dynamics of a manipulator inadequately because it neglects the motion and configuration of the whole arm mechanism. The changes of the parameters in the controlled system are significant enough to render conventional feedback control strategies ineffective. This basic control system enables a manipulator to perform simple positioning tasks such as in the pock and place operation. However, joint controllers are severely limited in precise tracking of fast trajectories and sustaining desirable dynamic performance for variations of payload and parameter uncertainties. In many servo control applications the linear control scheme proposes unsatisfactory, therefore, a need for nonlinear techniques that increasing. for Forging process automation.
This paper presents the hardware implementation of nonlinear PID controllers for the ROBOKER humanoid robot arms. To design the nonlinear PID controller on an FPGA chip, nonlinear functions as well as the conventional PID control algorithm have to be implemented by the hardware description language. Therefore, nonlinear functions such as trigonometric or exponential functions are designed on an FPGA chip. Simulation studies of the position control of humanoid arms are conducted and results are compared. Superior performances by the nonlinear PID controllers are confirmed when disturbances are present. Experiments of humanoid robot arm control tasks are conducted to confirm the performance of our hardware design and the simulation results.
This study deals with the design of a spring backboned soft arm, which will be employed for generation of human gesture as an effective means of Human Robot interaction. The special features of the proposed mechanism are the light weight and the flexibility of the whole mechanism by using a spring backbone. Thus, even in the case of collision with human, this device is able to absorb the impact structurally. The kinematics and the design for the soft arm are introduced. The performance of this mechanism was shown through experiment emulating several human gestures expressing human emotion and some service contents. Finally, this soft arm was implemented as the wing mechanism of a penguin robot.
A study has been carried out on the implementation of IMCA (Linear Moving Voice Coil Actuator) to a flexible robot arm modelled as cantilever beam. Control performances are evaluated by computer simulation and theoretical analysis is validated by experiments. From this study, it is proved that the LMVCA can be applied easily to the control system and suppress vibration effectively.
The propose of this paper is to implement the master slave control with non-actuated Master Arm scheme by using spaceball. The spaceball is a device which can receive all 6-DOF at once and was selected because it isn't dependent to robot type or it's DOF but can be used to produce information about 3D coordiante system The proposed method's main benefit is that one who has no idea about robot structure can control the manipulator with easy. The simulation is supported with 3 modes of control to accomodate unexpected situation. The proposed implementation has probed that a non-trained user can manipulate the slave with intuition without much difficults.
This parer is a study on the inverse dynamics of a one-link flexible robot arm which is controlled by translational base motion. The system is composed of a flexible arm, a base for driving arm, a DC servomotor, and a computer. The arm base is moved so that the arm tip follows a desired function. The governing equations are based on the Bernoullie-Euler beam theory and solved by applying the Laplace transform method and then the numerical inversion method. Moter voltage is obtained by simulation for tip trajectory functions i. e. Bang-Bang, Cosine and Gauss Function. And, the tip motion is measured while simulation results are applying. Then the results are investigated to select most proper input and to compare their chateristics. Experimental results show the Cosine function is most proper with respect to low maximum voltage and steady state error.
In this paper, an output feedback is used to reduce the effect of the vibration in the control of a flexible one-link robot arm. A PD control method with a time varying gain is proposed to improve the performance of the system in tip deflection and settling time for the step reference input. By making the change of feedback gain smoothly, th input torque can be made smooth. When there is a payload with unknown mass, an interpolation method which uses the inrehgrated value of the transient response of the hub angle is proposed for the estimation of teh payload mass. This method can be used when the reference input is known and we can get highly accurate estimate for the unknown payload. It is also demonstrated that flexible one-link arm can be controlled prettry accurately by an output feedback in a noisy environment without knowing the mass of the payload.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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