This paper deals with the rotation-free optical sensor which will be used for two dimensional robot tracking. This sensor consists of position sensing device and coordinate transformation unit which transform the sensor coordinate into base coordinate. A new coordinate transformation algorithm which use analog signal is presented, and an analog circuit based on this algorithm is constructed. To prove the rightness of this algorithm, same experiments are carried out. And the performance, of this sensor is investigated.
We introduce the algorithms of 2-D and 3-D position estimation using 2-D vision sensors. The sensors used in this research issue red laser slit light to the body. So, it is very convenient to obtain the coordinates of corner point or edge in sensor coordinate. Since the measured points are normally not fixed in the body coordinate, the additional conditions, that corner lines or edges are straight and fixed in the body coordinate, are used to find out the position and orientation of the body. In the case of 2-D motional body, we can find the solution analytically. But in the case of 3-D motional body, linearization technique and least mean squares method are used because of hard nonlinearity.
Coordinate estimation is an essential function for autonomous navigation of a mobile robot. The optical mouse sensor is convenient and cost-effective for the coordinate estimation problem. It is possible to overcome the position estimation error caused by the slip and the model mismatch of robot's motion equation using the optical mouse sensor. One of the simple methods for the position estimation using the optical mouse sensor is integration of the velocity data from the sensor with time. However, the unavoidable noise in the sensor data may deteriorate the position estimation in case of the simple integration method. In general, a mobile robot has ready-to-use motion information from the encoder sensors of driving motors. By combining the velocity data from the optical mouse sensor and the motion information of a mobile robot, it is possible to improve the coordinate estimation performance. In this paper, a coordinate estimation algorithm for an autonomous mobile robot is presented based on the well-known Kalman filter that is useful to combine the different types of sensors. Computer simulation results show the performance of the proposed localization algorithm for several types of trajectories in comparison with the simple integration method.
Measurement of beam deflection is a common procedure to determine proper behavior of the structure. Either LVDT (Linear Variable Displacement Transformer) or strain gauge is usually used in experiments. A newly developed coordinate reading measurement system can be also applied for the deflection measurements. In this study, an experimental measurement was made on a laboratory size beam specimen to examine the possibility of the use of such coordinate measurement system. Results have shown the possibility of utilizing the new system for beam deflection measurement.
A global ultrasonic sensor system for self-localization of a mobile robot is proposed in this paper. The global ultrasonic sensor system consists of three or more ultrasonic transmitters fixed at some positions in the world coordinate and receivers in the moving coordinate of a mobile robot. In this global sensor system it is easy to get state vector of the mobile robot in the world coordinate from the distance information between each ultrasonic transmitter and receiver. An extended kalman filter algorithm is used to process the noisy ultrasonic signal and to estimate the state vector. In case of using several independent ultrasonic transmitters, it is necessary to avoid the cross talk among the ultrasonic waves and to synchronize between each ultrasonic transmitter and receiver. The small sized radio frequency modules are adopted to solve the cross talk and the synchronization problem Computer simulation and experiments are carried out to verify the effectiveness of the proposed ultrasonic sensor system.
본 논문은 광학적인 방법을 통해 얻은 3차원 좌표들을 이용하여 항공기 동체와 관성항법센서를 정렬하는 방법에 대하여 다루고 있다. 기존에 가공되어 있는 마운트 홀의 제작 정확도를 신뢰하고 장착하던 관행에서 나아가 관성항법센서의 좌표계와 항공기 동체의 기준좌표계를 보다 정확하게 정렬하기 위한 방법에 대해 소개하고 있으며, 실현가능성을 검증하기 위해 실제 3차원 좌표측정장치의 오차 수준을 반영한 시뮬레이션을 통해 정렬 성능을 검증하였다. 또한 광학센서와 관성항법센서의 최적화 기법 기반 정렬 방법을 기술하였다.
Inertial measurement units (IMUs) are widely used for wearable motion-capturing systems in the fields of biomechanics and robotics. When the IMUs are combined with optical motion sensors (hereafter, OPTs) for their complementary capabilities, it is necessary to align the coordinate system orientations between the IMU and OPT. In this study, we compare the application of two coordinate transformation-based orientation alignment methods between two coordinate systems. The first method (M1) applies angular velocity coordinate transformation, while the other method (M2) applies gyroscopic angle coordinate transformation. In M1 and M2, the angular velocities and angles, respectively, are acquired during random movement for a least-square algorithm to determine the alignment matrix between the two coordinate systems. The performance of each method is evaluated under various conditions according to the type of motion during measurement, number of data points, amount of noise, and the alignment matrix. The results show that M1 is free from drift errors, while drift errors are present in most cases where M2 is applied. Thus, this study indicates that M1 has a far superior performance than M2 for the alignment of IMU and OPT coordinate systems for motion analysis.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제3권4호
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pp.236-241
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2001
Teach pendant is the most widely used means of robot teaching at present. Despite the difficulties of using the motion command buttons on the teach pendant, it is an economical, robust, and effective device for robot teaching task. This paper presents the development of a force/moment direction sensor named COSMO that can improve the teach pendant based robot teaching. Robot teaching experiment of a six axis commercial robot using the sensor is described where operator holds the sensor with a hand, and move the robot by pushing, pulling, and twisting the sensor in the direction of the desired motion. No prior knowledge of the coordinate system is required. The function of the COSMO sensor is to detect the presence f force and moment along the principal axes of the sensor coordinate system. The transducer used in the sensor is micro-switch, and this intuitive robot teaching can be implemented at a very low cost.
In the context of auto-landing containers from a container ship to a truck or automatic guided vehicle and vice versa, this research investigates three schemes, one in Part I and two in Part II, for measuring the absolute position of a container. Coordinate transformations between the reference-coordinate, sensor-coordinate, and body-coordinate systems are briefly discussed. The scheme explored in Part I aims the use of three laser-slit sensors, which are relatively inexpensive. In this case, nine nonlinear equations are formulated for six unknown variables (three for orientation and three for position), so a closed-form solution is not available. Instead, an approximate solution through linearization was derived. An advantage of the method in Part I is its ability to measure an absolute position in 3D space, while a disadvantage is the computation time required to obtain pseudo-inverses and the approximate nature of the obtained solution. Numerical examples are provided.
A global ultrasonic sensor system for self-localization of an indoor mobile robot is proposed in this paper. By the global ultrasonic sensor system, it is meant several ultrasonic transmitters fixed at some positions in the world coordinate and the receiver in the moving coordinate of a mobile robot. In order to achieve the synchronization between an ultrasonic transmitter and receiver and to avoid the crosstalk among the ultrasonic transmitters, simple radio frequency transmitters and receivers are adopted. Experiments are carried out to verify the effectiveness of the proposed ultrasonic sensor system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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