This paper describes the posture stabilization control of a bipedal transformer robot being developed for military use. An inverted pendulum model with a rectangular that considers the robot's inertia is proposed, and a posture stabilization moment that can maintain the body tilt angle is derived by applying disturbance observer and state feedback control. In addition, vertical force and posture stabilization moments that can maintain the body height and balance are derived through QP optimization to obtain the necessary torques and vertical force for each foot. The roll and pitch angles of the IMU sensor attached to the robot's feet are reflected in the ankle joint to enable flexible adaptation to changes in ground inclination. Finally, the effectiveness of the proposed algorithm in posture stabilization is verified by comparing and analyzing the difference in body tilt angle due to disturbances and ground inclination changes with and without algorithm application, using Gazebo dynamic simulation and a down-scale test platform.
본 연구는 다양한 환경에서의 인간형 로봇의 안정적인 보행을 하기위한 FSR (Force Sensing Resistor) 센서 기반의 보행패턴에 관한 전체 시스템의 설계와 이의 모의실험이다. 인간형 로봇의 안정적인 보행을 구현하기 위해서는 보행 패턴의 ZMP(Zero Moment Point) 궤적이 안정 영역 내에 위치하게 하여야 하고, 실제 보행 중에도 외부의 환경적인 요인과 내부의 제어 오차에 따라 보행패턴의 수정과 보완이 요구된다. 이에 FSR 센서를 적용하여 전체 인간형 로봇의 보행 시스템을 설계하고 안정적인 다양한 보행을 구현하기 위한 보행패턴을 제안한다. 이를 모의실험을 통해 평지, 계단, 경사면에 따른 보행 안정성을 검증한다. 차후 이러한 모의실험 결과를 보완하여 FSR 센서를 실제 인간형 로봇에 장착하고 실험하여 안정적인 보행을 구현할 계획이다.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.3
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pp.12-20
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2023
This study presents basic data on how to secure stability by analyzing the change in tensile force of steel rod and the inclination characteristics of PSC BOX in the "Temporary fixation system using internal prestressing tendon", which is mainly applied to construction of superstructures by FCM. To date, it has been difficult to confirm the changes in tension force of the steel rod and the inclination of the PSC BOX because the steel rod was installed vertically inside the pier and the PSC BOX. Therefore, measurement of the change in length of the steel rod and the displacement of PSC BOX were performed using a micro-measured FBG sensor. Comparisons of the calculated tensile force and the residual tensile force of the steel rod revealed that the safety factor decreased in all bridges. The cause was mainly identified to be the loss of tensile force in fixation~1segment, and countermeasures are suggested. The analysis of the inclination characteristics showed that the inclination increased with the segment progresses even in bridges with sufficient safety factor, and the difference before and after the segment was confirmed. In addition, the increase in inclination was related to the loss of tension force in the steel rod, and the stress on the opposite sides of the inclination was further reduced. It is believed that upward tensile force is generated in the steel rod on the opposite side of the inclined side due to the unbalanced moment, causing the difference in stress of the steel rod between the two sides.
The low actuation voltage and quick bending response of IPMC(ion-exchange polymer metal composite) are considered attractive for the construction of various types of actuators. In this study, in order to develop a new type actuators by using the IPMC platinum electrode of IPMC are fabricated by using electroless impregnation-reduction method plating. As the platinum-plating times are increased, IPMC performance was improved in terms of bending displacement and force due to the enhanced surface conductivity. In addition, we investigated the basic actuation characteristics of resonance frequency and actuator length as well as the effect of water uptake and ion mobility. Using the classical laminate theory(CLT), a modeling methodology was developed to predict the deformation, bending moment, and residual stress distribution of anisotropic IPMC thin plates. In this modeling methodology, the internal stress evolved by the unsymmetric distribution of water inside IPMC was quantitatively calculated and subsequently the bending moment and the curvature were estimated for various geometry of IPMC actuator.
Park, Heetae;Kim, Dongmin;Mo, Hyemin;Kim, Lamsu;Lee, Byoungju;Kim, Inrae;Kim, Seungkeun;Ryi, Jaeha;Choi, Jong-Soo
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.46
no.9
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pp.712-722
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2018
This paper conducts parametric studies on flapping wing design, one of the most important design parameters of insect-mimicking aerial vehicles. Experimental study on wing shape was done through comparison and analysis of thrust, pitching moment, power consumption, and thrust-to-power ratio. A two-axis balance and hall sensor measure force and moment, and flapping frequency, respectively. Wing configuration is biplane configuration which can develop clap and fling effect. A reference wing shape is a simplified dragonfly's wing and studies on aspect ratio and wing area were implemented. As a result, thrust, pitching moment, and power consumption tend to increase as aspect ratio and area increase. Also, it is found that the flapping mechanism was not normally operated when the main wing has an aspect ratio or area more than each certain value. Finally, the wing shape is determined by comparing thrust-to-power ratio of all wings satisfying the required minimum thrust. However, the stability is not secured due to moment generated by disaccord between thrust line and center of gravity. To cope with this, aerodynamic dampers are used at the top and bottom of the fuselage; then, indoor flight test was attempted for indirect performance verification of the parametric study of the main wing.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.10
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pp.2627-2642
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2023
Parkinson's disease (PD) is a typical, chronic neurodegenerative disease involving the concentration of dopamine, which can disrupt motor activity and cause different degrees of gait disturbance relevant to PD severity in patients. As current clinical PD diagnosis is a complex, time-consuming, and challenging task that relays on physicians' subjective evaluation of visual observations, gait disturbance has been extensively explored to make automatic detection of PD diagnosis and severity rating and provides auxiliary information for physicians' decisions using gait data from various acquisition devices. Among them, wearable sensors have the advantage of flexibility since they do not limit the wearers' activity sphere in this application scenario. In this paper, an attention-based temporal network (ATN) is designed for the time series structure of gait data (vertical ground reaction force signals) from foot sensor systems, to learn the discriminative differences related to PD severity levels hidden in sequential data. The structure of the proposed method is illuminated by Transformer Network for its success in excavating temporal information, containing three modules: a preprocessing module to map intra-moment features, a feature extractor computing complicated gait characteristic of the whole signal sequence in the temporal dimension, and a classifier for the final decision-making about PD severity assessment. The experiment is conducted on the public dataset PDgait of VGRF signals to verify the proposed model's validity and show promising classification performance compared with several existing methods.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.2
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pp.71-76
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2017
The roll damping problem in the design of ships and offshore structures remains a challenge to many researchers due to the fluid viscosity and nonlinearity of the phenomenon itself. In this paper, the study on viscous roll damping of a circular cylinder was carried out using forced oscillations. The roll moment generated by forced oscillation using a torque sensor was measured for each forced oscillation period and compared with the empirical formula. Although the magnitude of the measured torque from the shear force was relatively small, the results were qualitatively similar to those obtained from the empirical formula, and showed good agreement with the quantitative results in some oscillation periods. In addition, the flow around the circular cylinder wall was observed closely through the PIV measurements. Owing to the fluid viscosity, a boundary layer was formed near the wall of the circular cylinder, and a minute wave was generated by periodical forced oscillations at the free surface through the PIV measurement. In this study, the suitability of the empirical formula for the roll moment caused by viscous roll damping was verified by model tests. The wave making phenomenon due to the fluid viscosity around the wall of a circular cylinder was testified by PIV measurements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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