Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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2020.01a
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pp.201-202
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2020
본 논문에서는 이륜 자동 균형 로봇을 제작하는데 초점을 맞추고 있다. 키워드는 아두이노와 PID컨트롤이다. 아두이노를 사용하여 로봇을 전체적으로 제어하였고 PID컨트롤로 로봇이 스스로 균형을 잡을 수 있도록 한다. 두 바퀴를 이용해 넘어지지 않고, 밸런스를 잡을 수 있도록 로봇의 바퀴, 프레임, 스텝모터, 드라이버 등을 구성하였고, 향후 이륜 자동 균형 로봇이 자유롭게 움직일 수 있도록 PID 정밀 제어를 하게 될 것이다.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.10
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pp.826-832
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2016
A two-wheeled balancing mobile robot (TWBMR) has the characteristics of both nonlinear and underactuated system. In this paper, the disturbances acting on a TWBMR are classified into body disturbance and wheel disturbance. Additionally, we describe a nonlinear disturbance observer, which is suitable as a single input multi-output (SIMO) system for the longitudinal motion of TWBMR. Finally, we propose a reasonable disturbance compensation technique that combines the indirect reference input of equilibrium point and the direct torque compensation input. Simulations and experimental results show that the proposed disturbance compensation method is an effective way to achieve robust postural stability, specifically on inclined terrains.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.45
no.1
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pp.1-8
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2008
A two-wheel balancing vehicle, which helps people moving freely and fast, and is applied from inverted pendulum system, has been widely researched and developed, and some products are came into a market in actuality. Until now, the two-wheel balancing vehicles developed have chosen the general PID control method. In this paper, we propose a new control method to improve a control capacity for a two-wheeled balancing vehicle for human transportation. The proposed method is the fuzzy PD+I control that is one of the improved PID control, and it contains a 2input-1output fuzzy system. This fuzzy system processes signals from proportional and derivative controller, and the fuzzy output signal generates the final output by summing up integral signal. The non-linearity of the fuzzy system makes an optimal output control signal by changing weight of the proportional signal and the derivative signal in process of time. We have simulated the fuzzy PD+I control system and experimented by implementing the two-wheel balancing mobile robot to verify the advantages of the proposed fuzzy PD+I control method in comparison with general PID control. As the results of simulation and experimentation, the proposed fuzzy PD+I control method has better control performance than general PID in this system and improves it.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.9
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pp.863-868
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2015
In this paper, the vibration of a single-wheel mobile robot is minimized by designing a filter. An AHRS (Attitude and heading reference system) sensor is used for measuring the state of the robot. The measured signals are analyzed using the FFT method to investigate the fundamental vibrational frequency with respect to the flywheel's speed of the gimbal system. The IIR notch filter is then designed to suppress the vibration at the identified frequency. After simulating the performance of the designated filter using the measured sensor data through extensive experiments, the filter is actually implemented in a single-wheel mobile robot, GYROBO. Finally, the performance of the designed filter is confirmed by performing the balancing control task of the GYROBO system.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.27
no.2
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pp.89-98
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2017
The control moment gyroscope(CMG) can be used for essential balancing control of a one-wheeled mobile robot. A single-gimbal CMG has a simple structure and can supply strong restoring torque against external disturbances. However, the CMG generates unwanted directional torque also besides the restoring torque; the unwanted directional torque causes instability in the one-wheeled robot control system that has high rotational degrees of freedom. This study proposes a control system for a one-wheeled mobile robot by using a CMG scissored pair to eliminate the unwanted directional torque. The well-known LQR control algorithm is designed for robustness against modeling error in the dynamic motion equations of a one-wheeled robot. Computer simulations for 3D nonlinear dynamic equations are carried out to verify the proposed control system with the CMG scissored pair and the LQR control algorithms.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.30
no.2
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pp.171-176
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2013
In this research a Self-Standable mobile Robot with standing arms based on an Wheeled Inverted Pendulum is developed. Almost existing mobile robots have wide planar shape that is statistically stable and it is sometimes hard for them to run or steer on a narrow road. A Wheeled Inverted Pendulum based mobile robot has vertical shape that is upright-running and easily steering on a narrow road. It, however, requires actively balancing control and never restores the shape once it falls down. This research develops a Self-Standable mobile robot which equips standing arms and is able to change its chassis' posture freely from planar to vertical shape or vice versa.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.20
no.5
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pp.652-658
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2010
This paper presents the implementation and control of a two wheeled mobile robot(TWMR) based on a balancing mechanism. The TWMR is a mobile inverted pendulum structure that combines an inverted pendulum system and a mobile robot system with two arms instead of a rod. To improve robustness due to disturbances, the radial basis function (RBF) network is used to control an angle and a position at the same time. The reference compensation technique(RCT) is used as a neural control method. Experimental studies are conducted to demonstrate performance of neural network controllers. The robot are implemented with the remote control capability.
An, Tae-Hee;Kim, Yong-Baek;Kim, Young-Doo;Choi, Young-Kiu
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.15
no.3
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pp.536-544
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2011
In this paper, a controller for two wheeled inverted pendulum type robot is designed to have more stable balancing capability than conventional controllers. Traditional PID control structure is chosen for the two wheeled inverted pendulum type robot, and proper gains for the controller are obtained for specified user's weights using trial-and-error methods. Next a neural network is employed to generate PID controller gains for more stable control performance when the user's weight is arbitrarily selected. Through simulation studies we find that the designed controller using the neural network is superior to the conventional PID controller.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.8
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pp.758-765
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2015
This paper proposes an attitude control system to keep the balance for a two-wheeled mobile manipulator which consists of a mobile platform and a three D.O.F. manipulator. In the conventional control scheme, complicated dynamics of the manipulator need to be derived for balancing control of a mobile manipulator. The method proposed in this paper, however, three links are considered as one body of mass and the dynamics are derived easily by using an inverted pendulum model. One of the best advantage of a sliding mode controller is low sensitivity to plant parameter variations and disturbances, which eliminates the necessity of exact modeling to control the system. Therefore the sliding mode control algorithm has been adopted in this research for the attitude control of mobile platform along the pitch axis. The center of gravity for the whole mobile manipulator is changing depending on the motion of the manipulator. And the orientation variation of center of gravity is used as reference input for the sliding mode controller of the pitch axis to maintain the center of gravity in the middle of robot to keep the balance for the robot. To confirm the performance of controller, MATLAB Simulink has been used and the resulting algorithms are applied to a real robot to demonstrate the superiority of the proposed attitude control.
Recently, according to improvement of robot technology, research for mobile robot is increasing. Mobile robot having 2-wheels or 4-wheels is easy for straight driving but is difficult for direction change and rotation. So, ball robot having one contact point with base is interested by researchers. By characteristics of the one contact, ball robot is required the balancing and driving control. In this paper, smart phone application, which is usable for control by wireless communication, is proposed. The ball robot having the proposed smart phone application is designed and manufactured. Balancing and driving control by wireless communication is conducted. From the test, it is conformed that ball robot has the control performances as roll angle error is ±0.8deg, pitch angle error is ±0.7deg, x-axis position error is ±0.1m, and y-axis position error is ±0.08m for 1m driving control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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