Kim, Min-Gyu;Kang, Hyungjoo;Lee, Mun-Jik;Cho, Gun Rae;Li, Ji-Hong;Kim, Cheol
한국해양공학회지
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제35권6호
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pp.434-445
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2021
This paper proposes an optimal design method for an unmanned underwater vehicle (UUV) platform to overcome strong current. First, to minimize the hydrodynamic drag components in water, the vehicle is designed to have a streamlined disc shape, which help maintaining horizontal motion (zero roll and pitch angles posture) while overcoming external current. To this end, four vertical thrusters are symmetrically mounted outside of the platform to stabilize the vehicle's horizontal motion. In the horizontal plane, four horizontal thrusters are symmetrically mounted outside of the disc, and each of them has the same forward and reverse thrust performances. With these four thrusters, a specific thrust vector control (TVC) method is proposed, and for external current in any direction, four horizontal thrusters are controlled to generate a vectored thrust force to encounter the current while minimizing the vehicle's rotation and maintaining its heading. However, for the numerical simulations, the vehicle's hydrodynamic coefficients related to the horizontal plane are derived based on both theoretical and empirically derived formulas. In addition to the simulation, experimental studies in both the water tank and circulating water channel are performed to verify the vehicle's various final performances, including its ability to overcome strong current.
This study presents a mission management technique that is a key component of underwater docking system used to expand the operating range of autonomous underwater vehicle (AUV). We analyzed the docking scenario and AUV operating environment, defining the feasible initial area (FIA) level, event level, and global path (GP) command to improve the rate of docking success and AUV safety. Non-holonomic constraints, mounted sensor characteristic, AUV and mission state, and AUV behavior were considered. Using AUV and docking station, we conducted experiments on land and at sea. The first test was conducted on land to prevent loss and damage of the AUV and verify stability and interconnection with other algorithms; it performed well in normal and abnormal situations. Subsequently, we attempted to dock under the sea and verified its performance; it also worked well in a sea environment. In this study, we presented the mission management technique and showed its performance. We demonstrated AUV docking with this algorithm and verified that the rate of docking success was higher compared to those obtained in other studies.
제어로봇시스템학회 1996년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 11th (KACC); Pohang, Korea; 24-26 Oct. 1996
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pp.99-102
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1996
A novel iterative learning control scheme comprising a unique feedforward learning controller and a disturbance observer is proposed. Disturbance observer compensates disturbance due to parameter variations, mechanical nonlinearities, unmodeled dynamics and external disturbances. The convergence and robustness of the proposed controller is proved by the method based on Lyapunov stability theorem. The results of numerical simulation are shown to verify the effectiveness of the proposed control scheme.
This paper presents the development of a full order sliding mode controller for tracking problem of a class of uncertain dynamical system, in particular, the direct drive robot manipulators. By treating the arm as an uncertain system represented by its nominal and bounded parametric uncertainties, a new robust fullorder sliding mode tracking controller is derived such that the actual trajectory tracks the desired trajectory as closely as possible despite the non-linearities and input couplings present in the system. A proportional-integral sliding surface is chosen to ensure the stability of overall dynamics during the entire period i.e. the reaching phase and the sliding phase. Application to a three DOF direct drive robot manipulator is considered.
In the area of tracking control, it is important to design not only the controllers but also the trajectories to which a system has to follow. Position in the form of the $5^{th}$ order polynomial is often used with constraints of initial and final states. Smooth ending with possible minimum time is important for many systems to be away from vibrations or jerky motions. A simple polynomial-like trajectory generation method based on zero final state constraints is suggested and named ZSPOT. The effects of suggested method are shown through experiments in which a system follows an easy and computationally light reference trajectory.
Kim, Tae-Woo;Cho, Chang-Hyun;Kim, Mun-Sang;Song, Jae-Bok
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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pp.1565-1570
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2003
Passive Haptic Devices have more benefit than the active in Stability. But Apart from benefits, it shows poor performance in haptic display. The author proposed the passive FME(Force Manipulability Ellipsoid) which can graphically show force generating ability of a passive haptic device. In this paper, performance indexes for the force approximation and pseudo friction cone are obtained with the passive FME and an optimized planar device with the indexes is proposed. Based on the above theory, experiment is conducted.
There were many papers on the bilateral teleoperation system. But a few papers dealt with the controller design method in the presence of uncertainties, disturbances and measurement noises. In this paper, we propose a robust controller design framework in teleoperation, which can overcome the compensation problem that will be defined. To prove the effectiveness of the method of proposed design, comparative simulation with the existing four channel design method was performed
Multiple robotics systems with several sub-chains have a characteristic that grasp a common object with internal loading not to loose the grip. The investigation for the internal loading of a triple manipulator has been few as compared to a dual manipulator. In this paper, type of the internal loading for a triple manipulator system is investigated through analysis of the null space of the system. Several types of the internal loading are shown for general planar and spatial type triple robots, which rigidly grasp the common object. The general scheme is applied to analysis of the internal loading for the three-fingered and three-legged robots having a point contact with the grasped object.
A covariance matrix is a tool that expresses odometry uncertainty of the wheeled mobile robot. The covariance matrix is a key factor in various localization algorithms such as Kalman filter, topological matching and so on. However it is not easy to acquire an accurate covariance matrix because we do not know the real states of the robot. Up to the authors knowledge, there seems to be no established result on the covariance matrix estimation for the odometry. In this paper, we propose a new method which can estimate the covariance matrix from empirical data. It is based on the PC-method and shows a good estimation ability. The experimental results validate the performance of the proposed method.
제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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pp.172-178
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1993
This paper deals with the modeling and experiment of a robot system for force/impact control performance. The basic model is composed of a direct drive motor, servo amplifier, link, force sensor and environments. Based on the developed model, the stability of the whole system was analyzed via root locus method. For the force control, integral force compensation with velocity feedback method shows the best performance of all the explicit force control strategies. In dealing with impact, PID position control and the explicit force control method were implemented. Instead of add more damping to the robot system by velocity feedback, we developed a new passive damping method and it was also applied to enhance the damping characteristic of the system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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