The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.6
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pp.852-862
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2013
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.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.8
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pp.73-82
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2004
In this paper, implementation of obstacle avoidance of a nonholonomic mobile robot in unstructured environment is introduced. To avoid obstacles, first, a reference collision-free path for the MR is generated off-line using HJB-based optimal path planning method. A controller is designed using integrator backstepping method for tracking the generated reference path. To implement the designed controller, a control system are needed and composed of camera system and PIC-based controller. The workspace is observed by a ceiling-mounted USB camera as part of an un-calibrated camera system. Thus the positional information of the MR is updated frequently and the MR can get the useful inputs for its tracking controller. The whole control system is realized by integrating a computer with PIC-based microprocessor using wireless communication: the image processing control module and path planning module serve as high level computer control while the device control serves as low level PIC microprocessor control. The simulation and experimental results show the effectiveness of the designed control system.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.4
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pp.856-861
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2011
The mobile robot controller is designed to track the target and to maintain the formation at the same time. Formation control is included in mobile robot controller by extending the trajectory tracking algorithm. The dynamic model of mobile robot is used with kinematic model considering the practical physical parameters of mobile robot. The dynamic model of mobile robot transforms velocity control input of kinematic model into torque control input which is the practical control input of mobile robot. Formation controller of mobile robot is designed to satisfy Lyapunov stability by backstepping method. The designed formation controller is applied to the mobile robot for various target movements and simulated to confirm the Lyapunov stability.
A tracking controller is presented for RLFJ(rigid link flexible joint) robot manipulators with only position measurements. The controller is developed based on the integrator backstepping design method and on the two observers: the first is simple linear form observer for the filtered link velocity errors and the other for the actuator velocities. The proposed controller achieves exponential tracking of link positions and velocities while keeping all internal signals bounded. It also guarantees exponential convergence of the estimated signals to their actual ones. Finally, simulation results are included to demonstrate the tracking performance.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.3
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pp.239-244
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2010
This paper is to present map building of mobile robot using RFID (Radio Frequency Identification) technology and ultrasonic sensor. For mobile robot to perform map building, the mobile robot needs its localization and accurate driving in space. In this reason, firstly, kinematic modeling of mobile robot under non-holonomic constrains is introduced. Secondly, based on this modeling, a tracking controller is designed for tracking a given path based on backstepping method using Lyapunov function. The Lyapunov function is also introduced for proving the stability of the designed tracking controller. Thirdly, 2D map building is performed by RFID system, mobile robot system and ultrasonic sensors. The RFID mobile robot system is composed of DC motor, encoder, ultra sonic sensor, digital compass, RFID receiver and RFID antenna. Finally, the path tracking simulation results and map building experimental results are presented to show the effectiveness of the designed controller.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.9
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pp.1761-1766
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2011
This paper presents obstacle avoidance of Leader-Follower formation. The follower robot maintain the formation with leader robot and avoid the detected obstacle. When obstacle is detected, follower robot avoid it considering leader robot and follower robot position and follower robot and obstacle position. In addition, follower robot avoid obstacle irrespective of obstacle size. Controller of follower robot is designed to satisfy Lyapunov stability by backstepping method. Simulation results shows that the designed controller has a stable performance.
This paper presents the tracking control method of robotic systems with uncertainties using self recurrent wavelet neural network (SRWNN) via the backstepping design technique. The SRWNN is used as the uncertainty observer of the robotic systems. The adaptation laws for weights of the robotic systems are induced from the Lyapunov stability theorem, which are used for on-line controlling robotic systems. Computer simulations of a three-link robot manipulator with uncertainties verify the validity of the proposed SRWNN controller.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.8
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pp.473-480
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2000
A fuzzy PID controller is proposed for the posture control of a two DOF robot vehicle inspecting the defects of the inner wall of sewage pipes. The main difficulty in controlling these kinds of vehicles lies in that the center of two mobile shafts does not coincide with the weight center of the vehicle due to its long and wide shape. In this case the previous controller, based on the assumption that the gap between these centers are small, can not guarantee satisfactory transient response characteristics. In this paper, this gap is included in the mathematical modelling of the robot kinematics, and in order to compensate the unsatisfactory transient response characteristics, the fuzzy PID controller is proposed. This controller tunes the PID control gains with respect to the current state of the errors between the reference and the current postures. A series of simulations has been performed to investigate the tracking performance of the proposed controller for the lane changing path and the robustness to the external disturbance. The simulation results show that the proposed controller has a satisfactory tracking performance in the transient state as compared with that of the backstepping control given in reference.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.4
no.2
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pp.69-78
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2009
Localization is a very important technique for the mobile robot to navigate in outdoor environment. In this paper, the development of the sensor fusion algorithm for controlling mobile robots in outdoor environments is presented. The multi-sensorial dead-reckoning subsystem is established based on the optimal filtering by first fusing a heading angle reading data from a magnetic compass, a rate-gyro, and two encoders mounted on the robot wheels, thereby computing the dead-reckoned location. These data and the position data provided by a global sensing system are fused together by means of an extended Kalman filter. The proposed algorithm is proved by simulation studies of controlling a mobile robot controlled by a backstepping controller and a cascaded controller. Performances of each controller are compared.
In this paper, we propose an obstacle avoidance technique in trajectory tracking of nonholonomic wheeled mobile robots. Input-output linearized backstepping controller is used in trajectory tracking, and repulsive type control input for obstacle avoidance is added to it. The added input is generated by fuzzy logic. And we do not add the two inputs directly but combine them via fuzzy logic, which determines the ratings of each input. Some simulations are performed to show that with the proposed algorithm, the mobile robot can track its reference trajectory even if there are multiple obstacles on the trajectory of robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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