In this paper, an exoskeleton-type motion capturing system is designed and implemented. The device is designed to have 12 degree-of-freedom entirely to represent human arm motions. Forward and inverse kinematics of the device are analyzed to make sure of its singular positions. With the designed model parameters, simulation studies are conducted to verify that the designed motion capturing system is effective to represent human motions within the workspace. As a counterpart of the exoskeleton system, a mobile robot is built to follow human motion restrictively. Experimental studies of teleoperation from the exoskeleton device to control the mobile robot are carried out to show feasible application of wireless man-machine interface.
The trailer system offers efficiency of transportation capability. However, it is difficult to control the backward motion. It is an open loop unstable problem. To solve this problem, we are proposed the driver assistance system. Driver assistance system assists a driver to control the backward motion of trailer system as if forward motion. A driver only secure the rear view of last passive trailer, and select the control input to drive the last passive trailer. The driver assistance system converts the control input of the driver into velocity and steering angle of the vehicle using the inverse kinematics. It is possible by electronic control input devices and the rear view camera. Effectiveness of driving assistance system is verified by the simulation and the experiments.
In this paper, we propose an approach resolving inaccuracy of the low-cost redundant manipulator workspace with low encoder and low stiffness. When the manipulators are manufactured with low-cost encoders and low-cost links, the robots can run into workspace inaccuracy issues. Furthermore, trajectory generation based on conventional forward/inverse kinematics without taking into account inaccuracy issues will introduce the risk of end-effector fluctuations. Hence, we propose an optimization for the trajectory generation method based on the DDPG (Deep Deterministic Policy Gradient) algorithm for the low-cost redundant manipulators reaching the target position in Euclidean space. We designed the DDPG algorithm minimizing the distance along with the jacobian condition number. The training environment is selected with an error rate of randomly generated joint spaces in a simulator that implemented real-world physics, the test environment is a real robotic experiment and demonstrated our approach.
In this paper, an analysis on a new robot manipulator developed for the side buffing of the shoes is presented. The robot is composed of five D.O.F. An Analysis on the forward and inverse kinematics was performed. The hardware system including electric wirings, control system, and related system was developed. Also, The teleoperating communication system was developed to shake with other related system Computer programs to track the bonding line of shoes were developed. An user-friendly graphic program was developed using C $^{++}$ language for the users.
In this paper, we developed a Windows 98 version Off-Line Programming System which can simulate a Robot model in 3D Graphics space. 4 axes SCARA Robot (especially FARA SM5) was adopted as an objective model. Forward kinemat-ics, inverse kinematics and robot dynamics modeling were included in the developed program. The interface between users and the OLP system in the Windows 98s GUI environment was also studied. The developing is Microsoft Visual C++. Graphic libraries, OpernGL, by silicon Graphics, Inc. were utilized for 3D Graphics.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권6호
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pp.648-657
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2014
본 논문에서는 화재나 홍수로 인하여 침수된 건물 내부를 탐사할 수 있는 새로운 방수형 4축 로봇팔을 설계하고 로봇의 기구학 및 동역학 해석을 수행한다. 로봇팔은 카메라를 이용한 탐사를 위한 Pitch-Pitch-Pitch-Yaw 4축 구조로 설계하고, 이를 구동하기 위한 관절구동기의 용량을 선정한다. 또한 수심 10m의 방수가능한 관절구동기를 설계 하고 실제 구동시험을 통하여 방수성능을 검증한다. 설계한 로봇팔의 순기구학 및 역기구학 식의 해석을 통해 닫힌 해를 유도하며, 메커니컬실의 마찰력을 고려한 로봇팔의 운동방정식을 뉴턴-오일러 방법에 의해 유도한다. 유도한 동역학식을 이용하여 개발한 로봇이 목표궤적을 잘 추종할 수 있도록 슬라이딩모드 제어기를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 그 성능을 확인한다.
본 연구는 기계화 목재 생산 작업에 가장 많이 활용되는 크레인 작업의 효율성을 높이기 위하여 엔드이펙터를 직관적으로 수직 또는 수평 제어할 수 있는 크레인 팁 제어방법을 제안하고 제어성능을 확인하기 위해 수행되었다. 실험 변수에 따른 제어성능을 검증하고자 전동실린더를 이용하여 실험실 규모의 크레인을 제작하고, 크레인에 대한 순기구학/역기구학 분석을 통하여 현재 크레인 팁의 위치좌표와 각 목표점에서의 조인트 각도를 출력할 수 있도록 구성하였다. 경로점을 생성하여 제어하는 방법을 이용하였고, LBO(Lateral Boundary Offset)을 이용한 불감대 영역을 설정하도록 하였다. 뱅뱅제어(Bang-bang control)을 이용하여 적정 파라미터를 선정하였고, 경로점의 개수와 LBO 반경은 평균오차와 관계가 있었으며, 실린더의 속도는 소요시간과 관계가 있는 것으로 확인되었다. 경로점의 개수가 증가, LBO 반경이 감소함에 따라 평균오차는 감소하였고, 실린더의 속도가 감소함에 따라 소요시간은 감소하였다. 비례제어를 이용하여 실린더의 속도가 매 제어주기마다 변경될 때에는 소요시간은 큰 폭으로 감소하였지만 실제 제어의 형상은 큰 범위에서 오버슈트와 언더슈트를 반복하며 제어가 이루어졌다. 따라서, 추가적으로 각각의 실린더의 속도를 상대적으로 변경할 수 있는 속도 게인을 적용하여 비례제어를 수행하였고, 10 mm 이내의 범위에서 제어가 이루어짐에 따라 20 ms의 제어주기에서 속도 게인이 적용된 비례제어만을 이용하여 크레인 팁 제어가 가능한 것으로 검증되었다.
This paper describes the design, simulation, development, and experiment of a six degree-of-freedom micropositioning parallel manipulator. A movable stage was supported with six links, each of which extends with a dc-servo micropositioning actuator. In case of parallel manipulator, while the solution of the inverse kinematics is easily found by the vectors of the links which are composed of the joint coordinates in base and platform, but forward kinematic is not easily solved because of the nonlinearity and complexity of the parallel manipulator's kinematic output equation with the multi-solutions. The movable range of the prototype was ${\pm}25mm$ in the x- and y-directions and ${\pm}12.5mm$ in the z-direction. The minimum incremental motion of the prototype was $1{\mu}m$ in the x- and y-directions and $0.5{\mu}m$ in the z-direction. The repeatability of the prototype was ${\pm}2{\mu}m$ in the x- and y-directions and ${\pm}1{\mu}m$ in the z-direction. The motion performance was also evaluated by not only the computer simulation of CAD model but also the experiment using a capacitive sensor system.
Park, Jong-Hyuck;Kim, Sung-Gaun;Rauf, Abdul;Ryu, Je-Ha
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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pp.2737-2742
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2003
Kinematic calibration enhances absolute accuracy by compensating for the fabrication tolerances and installation errors. Effectiveness of calibration procedures depends greatly on the measurements performed. While the Cartesian postures are measured completely, all of the geometric parameters can be identified to their true values. With partial pose measurements, however, few geometric parameters may not be identifiable and effectiveness of the calibration results may vary significantly within the workspace. QR decomposition of the identification Jacobian matrix can reveal the non-identifiable parameters. Selecting postures for measurement is also an important issue for efficient calibration procedure. Typically, the condition number of the identification Jacobian is minimized to find optimum postures. This paper investigates identifiable parameters and optimum postures for four different calibration procedures - measuring postures completely with inverse kinematic residuals, measuring postures completely with forward kinematics residuals, measuring only the three position components, and restraining the mobility of the end-effector using a constraint link. The study is performed for a six degree-of-freedom fully parallel HexaSlide type paralle manipulator, HSM. Results verify that all parameters are identifiable with complete posture measurements. For the case of position measurements, one and for the case of constraint link, three parameters were found non-identifiable. Optimal postures showed the same trend of orienting themselves on the boundaries of the search space.
A fine stage is developed for the 3-DOF error compensation of a linear axis in order to improve the positioning accuracy. This stage is designed as a planar parallel mechanism, and the joints are based on a flexure hinge to achieve ultra-precise positioning. Also, the effect of Abbe's offsets between the measuring and driving coordinate systems is minimized to ensure an exact error compensation. The mode shapes of the designed stage are analyzed to verify the desired 3-DOF motions, and the workspace and displacement of a piezoelectric actuator (PZT) for compensation are analyzed using forward and inverse kinematics. The 3-DOF error of a linear axis is measured and compensated by using the developed fine stage. A marked improvement is observed compared to the results obtained without error compensation. The peak-to-valley (PV) values of the positional and rotational errors are reduced by 92.6% and 91.3%, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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