The end-effector is the one of the important factors on development of the cucumber robot to harvester a cucumber. Three end-effectors were designed the single blade end-effector with one blade, the double blade end-effector with two blades and the triple blade end-effector with three blades. Performance tests of the end-effector, the fully integrated system, were conducted to determine the cutting rate by using two different kinds of cucumber. The success rates of cucumber cutting ratio of single end-effector, double end-effector and triple end-effector in laboratory. were 61.7%, 95%, 86.7%, respectively. The cutting rate of single blade or double blade was a little difference with respect to the different diameters of cucumber stem. However, the success cutting rate of the end-effector with triple blade was 61.7% under 29mm diameter of a grabbing stem section. The triple end-effector was not suitable for harvesting a cucumber, but was considered to be suitable for harvesting a grape, an apple and a tomato. The success rate of cucumber cutting ratio of triple end-effectors in greenhouse was 84%. The failure cutting rate was 16% which are due to abnormal shape of cucumber fruit.
Recently, biological technology industry shows great development. Instruments and systems related biological technology have been developed actively. In this paper, we developed a new micro end-effector for biological cell manipulation. The existing micro end-effector for biological cell manipulation has not any force sensing mechanism. Usually, excessive contact force occurring when the end-effector and a cell collide might make a damage on the cell. However, unfortunately, user can not notice the condition in case of using the existing end-effector. In order to overcome we proposed the improved micro end-effector having a force sensing mechanism. This paper presents the design concepts of the new micro end-effector. We carried out calibration of the force sensor and tested the performance of the proposed micro end-effector. Through a series of experiments the new micro end-effector shows the possibility of application for precision biological cell manipulation such as DNA operation
The use of a robotic transplanter reduces the labor requirement in the greenhouse by carrying out repetitive tasks in an accurate and reliable manner. The transplanter manipulates seedlings by means of end-effector. The end-effector is designed differently from an industrial robot because it manulates biological seedlings of variable size, shape, position, and orientation. This study was conducted to develop an end-effector of a robotic transplanter for bedding plants. The development of an end-effector included selection of the best finger type for the transplanting operation. The performance of developed end-effector was tested and compared with two different transplanting schemes depending on the leaf-orientation consideration. The end-effector developed in this research reliably handled seedlings during transplanting task. Results showed that the shovel type finger was suitable for transplanting with the damaging seedlings.
To optimize movement of a multi-joint robot arm is known to be a difficult problem, because it is a kind of redundant system. Although the end-effector is set its position by each angle of the joints, the angle of each joint cannot be uniquely determined by the position of the end-effector. There exist the infinite number of different sets of joint angles which represent the same position of the end-effector. This paper describes how to manage the angle of each joint to move its end-effector preferably on an X-Y plane with obstacles in the end-effector’s reachable area, and how to optimize the movement of a multi-joint robot arm, evading obstacles. The definition of “preferable” movement depends upon a purpose of robot operation. First, we divide viewpoints of preference into two, 1) the standpoint of the end-effector, and 2) the standpoint of joints. Then, we define multiple objective functions, and formulate it into a multi-objective programming problem. Finally, we solve it using multi-purpose genetic algorithm, and obtain reasonable results. The method described here is possible to add appropriate objective function if necessary for the purpose.
In animating an articulated entity with motion capture data, especially when the reconstruction is based on forward kinematics, there could be large discrepancies at the end effector. The small errors in joint angles tend to be amplified as the forward kinematics positioning progresses toward the end effector. In this paper, we present an algorithm that enhances the motion capture data to reduce positional errors at the end effector. The process is optimized so that the characteristics of the original joint angle data is preserved in the resulting motion. The frames at which the end-effector position needs to be accurate are designated as“keyframes”(e.g. starting and ending frames). In the algorithm, corrections by inverse kinematics are performed at sparse keyframes and they are interpolated with a cubic spline which produces a curve best approximating the measured joint angles. The experiment proves that our algorithm is a valuable tool to improve measured motion especially when end-effector trajectory contains a special goal.
본 논문에서는 실시간으로 사람의 움직임을 캡쳐한 영상으로부터 추출된 end-effector의 3차원 위치정보를 이용하여 중간관절의 위치를 생성하는 방법에 대해 기술한다. 이 시스템은 동작자의 좌, 우 전방에 위치한 동기화된 2대의 컬러 CCD 카메라로부터 입력된 스테레오 영상을 분석하여 신체의 중심이 되는 루트와 머리, 손, 발과 같은 end-effector의 특징점을 추출하여 3차원 위치정보를 생성한다. 생성된 루트와 end-effector의 위치정보를 역운동학 알고리듬에 적용하고, 인체 관절의 해부학적인 제약조건을 고려하여 중간관절의 위치를 정밀하게 계산한다. 중간관절의 위치를 생성하므로서 동작자의 모든 관절의 움직임 정보를 실시간으로 획득이 가능하며, 모션데이터로 생성할 수 있으므로 게임이나 애니메이션등 다양한 멀티미디어 분야에서 이용할 수 있다.
This study proposes the design method for the robot rotation arm which the end effector that is connected in end of the arm keeps parallel motion even though the robot arm rotates. So far, most robot arm rotates together the end effector when the arm rotates. For this, this study proposes the mechanism that the arm is linked to each 4 parallel link so that rotation is possible by 4 pins, and the rotation arm connects 2 joints of diagonal line direction to a link in each 4 joint for rotation, and designs so that can change length of the link. For verification of design, this study targeted that develop the rotation arm for medical examination that use in ophthalmology. It is important that a medical robot offers comport to patient and design compactly so that medical examination and treatment space may can be defined enough. It is designed so that all drive elements may be positioned on interior of the arm and optimization of design for main parts was carried out in this study for this. The robot arm which is developed in this study manufactured to use by medical phoropter arm, and got good result by an experiment. The robot rotation arm which is proposed in this study is judged to contribute very effectively in case use of a medical robot arm for medical examination and treatment, also the robot arm which the end effector that is connected in the end of the arm needs to keep parallel motion. And, the robot arm which is developed in this study made an application as license.
본 실험은 오이수확기의 메니퓰레이터에 장착하는 엔드이펙터를 생각한 것이다. 모터는 DC모터로 기어를 이용하여 작동되며, 동력전달에 있어 균형적인 배분을 이루었고, 따라서 부드러운 작동이 가능하였다. 또한 축을 이용한 베벨기어의 동력 전달로 모터에서 나온 회전력을 기어로 확실히 전달하였고, 결과적으로 오이 과병 절단 rpm에 있어서는 정확한 측정이 가능했다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 모터는 칼날을 회전시키는데 있어 제어가 쉽고, 정확한 동력전달로서의 베벨기어는 비교적 정확한 결과를 제시했다. 2.실험에서의 반복적인 오이 절단작업에 제시된 결과는, 모든 작물에 적용될 수는 없지만, 오이 과병의 절단은 적정 rpm라 각도를 구하여 기계적 최적상황을 찾았다. 수평에서 위로 30$^{\circ}$각도와 198 rpm에서 효율 적인 절단작업이 이루어 졌다. 3. 엔드이펙터의 구조는 간단하면서도 고장 없이 제작되어야 하고 또한 경량이며 수분에 부식되지 않는 재료를 사용하여 설계하였다
여러 종류의 증기발생기 검사정비 로봇의 엔드이펙터 모션 구동에 전부 사용할 수 있도록 ARM Cotex M3-107 MCU 기반의 제어기와 엔드이펙터 모션 프로그램 생성 응용소프트웨어로 구성된 범용 엔드이펙터 모션구동 제어시스템을 개발하였다. 범용 제어시스템을 적용하여 엔드이펙터의 직선이송 및 회전이송의 위치 결정의 오차는 무시할만한 수준이며, 재현성은 0.04% 오차를 보여줌으로써 실제로 사용 가능한 범용 엔드이펙터 모션구동 제어시스템을 개발하였다.
In this paper, we introduce an upper extremity rehabilitation robot, NREH (NRC End-effector based Rehabilitation arm at Home). Through NREH, stroke survivors could continuously exercise their upper extremities at home. NREH allows a user to hold the handle of the end-effector of the robot arm. NREH is a end-effector-based robot that moves the arm on a two-dimensional plane, but the tilt angle can be adjusted to mimic a movement similar to that in a three-dimensional space. Depending on the tilting angle, it is possible to perform customized exercises that can adjust the difficulty for each user. The user can sit down facing the robot and perform exercises such as arm reaching. When the user sits 90 degrees sideways, the user can also exercise their arms on a plane parallel to the sagittal plane. NREH was designed to be as simple as possible considering its use at home. By applying error augmentation, the exercise effect can be increased, and assistance force or resistance force can be applied as needed. Using an encoder on two actuators and a force/torque sensor on the end-effector, NREH can continuously collect and analyze the user's movement data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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