Control of a multi-fingered robotic hand is usually based on the theoretical analysis for kinematics and dynamics of fingers and of object. However, the implementation of such analyses to robotic hands is difficult because of errors and uncertainties in the real situations. This article presents the control method for estimating the kinematic constraint of an unknown object by active sensing. The experimental system has a two-fingered robotic hand suspended vertically for manipulation in the vertical plane. The fingers with three degrees-of-freedom are driven by wires directly connected to voice-coil motors without reduction gears. The fingers are equipped with three-axis force sensors and with dynamic tactile sensors that detect slippage between the fingertip surfaces and the object. In order to make an accurate estimation for the kinematic constraint of the unknown object, i.e. the constraint direction and the constraint center, four kinds of the active sensing and feedback control algorithm were developed: two position-based algorithms and two force-based algorithms. Furthermore, the compound and effective algorithm was also developed by combining two algorithms. Force sensors are mainly used to adapt errors and uncertainties encountered during the constraint estimation. Several experimental results involving the motion of lifting a finger off an unknown object are presented.
This paper proposes a target tracking control method for wheeled mobile robots with nonholonomic constraints by using a backstepping-like feedback linearization. For the target tracking, we apply a vision system to mobile robots to obtain the relative posture information between the mobile robot and the target. The robots do not use the sensors to obtain the velocity information in this paper and therefore assumed the unknown velocities of both mobile robot and target. Instead, the proposed method uses only the maximum velocity information of the mobile robot and target. First, the pseudo command for the forward linear velocity and the heading direction angle are designed based on the kinematics by using the obtained image information. Then, the actual control inputs are designed to make the actual forward linear velocity and the heading direction angle follow the pseudo commands. Through simulations and experiments for the mobile robot we have confirmed that the proposed control method is able to track target even when the velocity sensors are not used at all.
Previous walking pattern generation methods could generate walking patterns that allow only straight walking on flat and uneven terrain. They were unable to generate modifiable walking patterns whereby the sagittal and lateral step lengths and walking direction can be changed at every footstep. This paper proposes a novel walking pattern generation method to realize modifiable walking of humanoid robots on unknown uneven terrain. The proposed method employs a walking pattern generator based on the 3-D linear inverted pendulum model (LIPM), which enables a humanoid robot to vary its walking patterns at every footstep. A control strategy for walking on unknown uneven terrain is proposed. Virtual spring-damper (VSD) models are used to compensate for the disturbances that occur between the robot and the terrain when the robot walks on uneven terrain with unknown height. In addition, methods for generating the foot and vertical center of mass (COM) of the 3-D LIPM trajectories are developed to realize stable walking on unknown uneven terrain. The proposed method is implemented on a small-sized humanoid robot platform, DARwIn-OP and its effectiveness is demonstrated experimentally.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제3권1호
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pp.66-70
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2001
This paper describes the design of a two-axis force sensor for robots finger. In detects the x-direction force Fx and y-direction force Fy simultaneously. In order to safely grasp an unknown object using the robots fingers, they should detect the force or gripping direction and the force of gravity direction, and perform the force control using the forces detected. Therefore, the robots hand should be made by the robots finger with tow-axis force sensor that can detect the x-direction force and y-direction force si-multaneously. Thus, in this paper, the two-axis force sensor for robots finger is designed using several parallel-plate beams. The equations to calculate the strain of the beams according to the force in order to design the sensing element of the force sensor are derived and these equations are used to design the aize of two-axis force sensor sensing element. The reliability of the derive equa-tions is verified buy performing a finite element analysis of the sensing element. The strain obtained through this process is compared to that obtained through the theory analysis and a characteristics test of the fabricated sensor. It reveals that the rated strains calculated from the derive equations make a good agreement with the results from the Finite Element Method analysis and from the character-istic test.
In this paper, we propose an adaptive gait by which a quadruped walking robot can walk against external disturbances. This adaptive gait mechanism makes it possible for a quadruped walking robot to change its gait and accommodate external disturbances form various external environmental factors. Under the assumption that external disturbances can be converted to an external force acting on the body of a quadruped walking robot, we propose a new criterion for the stability margin of a waling robot by using an effective mass center based on the zero moment point under unknown external force. And for a solution of an adaptive gait against external disturbances, an method of altitude control and reflexive direction control is suggested. An algorithmic search method for an optimal stride of the quadruped mehtod, the gait stability margin of a quadruped walking robot is optimized in changing its direction at any instance for and after the reflexive direction control. To verify the efficiency of the proposed approach, some simulaton results are provided.
Position control of the electro-hydraulic servo indexing system in a flexible forging machine was investigated Flexible forging machine forges an axial type workpiece in the radial direction as well as in the axial direction. The role of the indexing system is to rotate a workpiece fast and accurately to a desired position for continuous shaping. Since the inertia of a workpiece changes during each forging step, a control technique which is robust to inertia variation should be adopted to the position control of the workpiece. In this study, time delayed control technique is applied to the servo system. Time delayed control method does not depend on estimation of specific parameters. Rather, it depends on the direct estimation of a function representing the effect of uncertainties. Direct estimation is accomplished using time delay and the gathered information is used to cancel the unknown dynamics is accomplished using disturbances simultaneously. Experimental result show that the time delayed controller is robust to inertia variation of the load, and satisfactory performance on the sposition accuracy is obtained compared to the contentional feedback control.
This paper describes the development of a 6-axis robot's finger force/moment sensor, which measures forces Fx, Fy, Fz, and moments Mx, My, Mz simultaneously, for making a robot's gripper. In order to safely grasp and unknown object using the robot's gripper, it should measure the force in the gripping direction and the force in the gravity direction, and perform the force control using the measured forces. Thus, the robot's gripper should be composed of 6-axis robot's finger force/moment sensor that can measure forces Fx, Fy, Fz, and moments Mx, My, Mz simultaneously. In this paper, the 6-axis robot's finger force/moment sensor for measuring forces Fx, Fy, Fz, and moments Mx, My, Mz simultaneously was newly modeled using several parallel-plate beams, designed, and fabricated. The characteristic test of made sensor was performed. Also, Robot's gripper with the 6-axis robot's finger force/moment sensor for the characteristic test of force control was manufactured, and the characteristic test for grasping an unknown object was performed using it.
Kim, Moon-Sik;Yun, Jung-Joo;Yoo, Gi-Sung;Lee, Min-Cheol
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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pp.614-619
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2004
The line-of-sight (LOS) stabilization system is a precision electro-mechanical gimbals assembly for rejecting vibration to isolate the load from its environment and point toward the target in a desired direction. This paper describes the design of gimbals system to reject the disturbance and to improve stabilization. To generate movement commands for the actuators in the stabilization system, the control system uses a sensor of angular rotation. The controller is a DSP with transducer and actuator interfaces. Unknown parameters of the gimbals are estimated using the signal compression method. The cross-correlation coefficient between the impulse response from the assumed model and the one from model of the gimbals is used to obtain the better estimation. And SMCPE (sliding mode control with perturbation estimation) is used to control the gimbals. SMCPE provides robustness of the control against the modeling deficiencies and unknown disturbances. In order to compare the performance of SMCPE with the classical SMC, a sample test result is presented.
본 논문에서는 바람직한 제어 방향의 학습을 통한 퍼지 제어기의 새로운 자기 구성 방법을 제안한다. 기울기 강하법에 기반하여 특성을 모르는 동적 플랜트에 대한 퍼지 제어기를 자기 구성할 때 풀어야할 문제중 하나는 오차를 줄이도록 하는 바람직한 제어입력의 변화방향을 알아내는 것이다. 이 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 제어입력에 따른 오차의 변화 방향에 대한 대표 값을 분할된 상태영역에 할당하고, 반복적인 시행을 통해 강화 학습된 이 대표값을 이용하여 퍼지 제어 규칙을 학습하는 방법을 제안하였다. 제안된 자기구성 퍼지제어기는 간단한 구조를 가질 뿐 아니라 설계하기도 쉬운 장점을 갖는다. 제안된 방법의 타당성은 역진자 시스템에 대한 모의 실험을 통하여 검증하였다.
In this paper, we proposed a haptic navigation system which used the tactile data for the user guides of the mobile robot to the reference point via tele-operation in unknown blind environment. This navigation system can enable a mobile robot to avoid obstacles and move to the reference point, according to the direction provided by the device guides through a haptic device consisting of a vibration motor in a blind environment. There are a great deal of obstacles in real environments, and so mobile robots can avoid obstacles by recognizing the exact position of each obstacle through the superposition of an ultrasonic sensor. The navigation system determines the direction of obstacle avoidance through an avoidance algorithm that uses virtual impedance, and lets users know the position of obstacles and the direction of the avoidance through the haptic device consisting of 5 vibration motors. By letting users know intuitionally, it lets the mobile robot precisely reach the reference point in unknown blind environment. This haptic device can implement a haptic navigation system through the tactile sensor data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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