Esfandiar, Habib;Korayem, Moharam H.;Haghpanahi, Mohammad
Structural Engineering and Mechanics
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v.62
no.5
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pp.619-629
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2017
This paper focuses on the study of complete dynamic modeling and maximum dynamic load carrying capacity computation of N-flexible links and N-flexible joints mobile manipulator undergoing large deformation. Nonlinear dynamic analysis relies on the Timoshenko theory of beams. In order to model the system completely and precisely, structural and joint flexibility, nonlinear strain-displacement relationship, payload, and non-holonomic constraints will be considered to. A finite element solution method based on mixed method is applied to model the shear deformation. This procedure is considerably more involved than displacement based element and shear deformation can be readily included without inducing the shear locking in the element. Another goal of this paper is to present a computational procedure for determination of the maximum dynamic load of geometrically nonlinear manipulators with structural and joint flexibility. An effective measure named as Moment-Height Stability (MHS) measure is applied to consider the dynamic stability of a wheeled mobile manipulator. Simulations are performed for mobile base manipulator with two flexible links and joints. The results represent that dynamic stability constraint is sensitive when calculating the maximum carrying load. Furthermore, by changing the trajectory of end effector, allowable load also changes. The effect of torsional spring parameter on the joint deformation is investigated in a parametric sensitivity study. The findings show that, by the increase of torsional stiffness, the behavior of system approaches to a system with rigid joints and allowable load of robot is also enhanced. A comparison is also made between the results obtained from small and large deformation models. Fluctuation range in obtained figures for angular displacement of links and end effector path is bigger for large deformation model. Experimental results are also provided to validate the theoretical model and these have good agreement with the simulated results.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.8
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pp.696-702
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2004
An optimal trajectory generation algorithm for capturing a moving object by a mobile robot in real-time is proposed in this paper. The linear and rotational velocities of the moving object are estimated using the Kalman filter, as a state estimator. For the estimation, the moving object is tracked by a 2-DOF active camera mounted on the mobile robot, which enables a mobile manipulator to track the mobile robot until the capturing moment. The optimal trajectory for capturing the moving object is dependent on the initial conditions of the mobile robot as well as the moving object. Therefore, real-time trajectory planning for the mobile robot is definitely required for the successful capturing of the moving object. The performance of proposed algorithm is verified through the real experiments and the superiority is demonstrated by comparing to other algorithms.
Kim, Hoy-Sub;Hong, Hyun-Ju;Ro, Young-Shick;Kang, Hee-Jun
Proceedings of the KIPE Conference
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2005.07a
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pp.598-600
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2005
본 논문은 무선 LAN기반에서의 이동로봇에 Manipulator를 장착하고 안정된 원격 제어를 수행하였다. 원격제어는 웹 카메라 및 레이져 센서를 통해 이동로봇 주변 환경을 인식할 수 있으며, 조이스틱을 이용하여 이동로봇 및 Manipulator를 제어한다. 무선 랜 기반 원격제어 시스템은 환경조건에 따라 통신지연이 불규칙하고 통신두절의 발생가능성이 매우 높다. 본 논문은 이러한 문제점이 발생할 경우 문제점을 해결하기 위하여 실시간 화상 전송에 대해 이론적이고 체제적 분석을 실시함으로써 보다 안정된 효과를 얻는다. 그리고 조작자가 이동로봇을 좀 더 안정적이고 쉽게 조작 할 수 있도록 하기 위해 힘 반영 조이스틱에 이동 로봇 주위의 장애물 정보를 반영하였다. 또한 Manipulator의 원격조정 알고리즘을 개발하여 보다 안정되게 물체를 파지 및 이동시킬 수 있다.
$\textbullet$ Proper definition of manipulability ellipsoid $\textbullet$ Volume and directional measures of manipulability $\textbullet$ Kinematic modeling as a serial connection $\textbullet$ Configuration dependent singularity $\textbullet$ Effect of nonholonomy on manipulability $\textbullet$ Effect of end-effector positioning on manipulability $\textbullet$ Effect of serial cooperation on manipulability
In this paper, a tele-manipulation in explosive ordnance disposal(EOD) applications is discussed. The ROBHAZ-DT2 is developed as a teleoperated mobile manipulator for EOD. In general, it has been thought that the robot must have appropriate functions and accuracy enough to handle the complicated and dangerous mission. However, the research on the ROBHAZ-DT2 revealed that the teleoperation causes more restrictions and difficulties in EOD mission. Thus to solve the problem, a novel user interface for the ROBHAZ-DT2 is developed, in which the operator can interact with various human senses (i.e. visual, auditory and haptic sense). It enables an operator to control the ROBHAZ-DT2 simply and intuitively. A tele-manipulation control scheme for the ROBHAZ-DT2 is also proposed including compliance control via force feedback. It makes the robot adapt itself to circumstances, while the robot faithfully follows a command of the operator. This paper deals with a detailed description on the user interface and the tele-manipulation control for the ROBHAZ-DT2. An EOD demonstration is conducted to verify the validity of the proposed interface and the control scheme.
Passive velocity field control (PVFC) was previously developed for fully mechanical systems, in which the motion task was specified behaviorally in terms of a velocity field, and the closed-loop was passive with respect to a supply rate given by the environment input. However the PVFC was only applied to a single manipulator, the proposed control law was derived geometrically, and the geometric and robustness properties of the closed-loop system were also analyzed. In this paper, we propose a method to apply a decentralized control algorithm to cooperative 3-wheeled mobile robots whose subsystem is under nonholonomic constraints and which convey a common rigid object in a horizontal plain. Moreover it is shown that multiple robot systems ensure stability and the velocities of augmented systems convergence to a scaled multiple of each desired velocity field for cooperative mobile robot systems.
To handle the high level radioactive materials such a spent fuel, the master-slave manipulaters (MSM) are wide1y used as a remote handling device in nuclear facilities such as the hot cell with sealed and shielded space. In this paper, the Digital Mockup which simulates the remote operation of the Advanced Conditioning Process(ACP) is developed. Also, the workspace and the motion of the slave manipulator, as well as, the remote operation task should be analyzed. The process equipment of ACP and Maintenance/Handling Device are drawn in 3D CAD model using IGRIP. Modeling device of manipulator is assigned with various mobile attributes such as a relative position, kinematics constraints, and a range of mobility. The 3D graphic simulator using the extermal input device of spare ball displays the movement of manipulator. To connect the exterral input device to the graphic simulator, the interface program of external input device with 6 DOF is deigned using the Low Level Tele-operation Interface(LLTI). The experimental result show that the developed simulation system gives much-improved human interface characteristics and shows satisfactory reponse characteristics in terms of synchronization speed. This should be useful for the development of work`s education system in the environment.
This paper proposed a method of cooperative control of three mobile robots for carrying an object placed on a floor together. Each robot moves to the object independently from its location to a pre-designated location for grasping the object stably. After grasping the common object, the coordination among the robots has been achieved by a master-slave mode. That is, a trajectory planning has been done for the master robot and the distances form the master robot to the two slave robots have been kept constant during the carrying operation. The localization for mobile robots has been implemented using the encoder data and inverse kinematics since the whole system does not have the slippage as much as a single mobile robot. Before the carrying operation, the lifting operations are implemented using the manipulators attached on the top of the mobile robots cooperatively. The real cooperative lifting and carrying operations are implanted to show the feasibility of the master-slave mode control based on the kinematics using the mobile manipulators developed for this research.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.13
no.2
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pp.235-242
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2008
An Autonomous mobile robot is a very useful system to achieve various tasks in dangerous environment, because it has the higher performance than a fixed base manipulator in terms of its operational workspace size as well as efficiency. A method for estimating the position of an object in the Cartesian coordinate system based upon the geometrical relationship between the image captured by 2-DOF active camera mounted on mobile robot and the real object, is proposed. With this position estimation, a method of determining an optimal path for the autonomous mobile robot from the current position to the position of object estimated by the image information using homogeneous matrices. Finally, the corresponding joint parameters to make the desired displacement are calculated to capture the object through the control of a mobile robot. The effectiveness of proposed method is demonstrated by the simulation and real experiments using the autonomous mobile robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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