A new mechanism for hyper redundant manipulator (HRM) is presented, which comprises of serially assembled compound three-bar linkages (CTL). The CTL mechanism has some unique properties. This paper presents the forward and inverse kinematics of this mechanism and shows the simulation of the HRM havig 9 CTL units. The recursive algorithm of the inverse kinematics that the author originally developed is employed. It is fast and stable ; moreover, it enables us to obtain a solution in which the end-point of the HRM is controlled by a portion of joints. It also presents the method of the dynamical analysis. There exist kinematical constraints in the proposed closed linkage mechanism. In the dynamic analysis constraints are sufficiently sustained by the constraint stabilization method that the author developed. The mechanical structure of the HRM having some CTL units that is under construction is shown.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.9
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pp.952-958
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2009
This article presents a combined structure of serial and parallel mechanisms for a humanoid robot. The 3 DOF parallel structure is designed and added to the waist of the humanoid robot arm to give flexible bending and rotating motions. Forward and inverse kinematics of a serial and parallel robot have been analyzed to generate motions. Simulation studies of verifying kinematics solutions of the parallel robot have been done. Experimental studies of mimicking shake-hands motion have been conducted to show the feasibility and usability of the combined structure.
In this paper, a 2-DOF planar parallel manipulator with two revolute actuators and one passive constraining leg. The kinematic analysis of the mechanism is analytically performed : the inverse and forward kinematics problems are solved in closed forms, the workspace is derived systematically, and the three kinds of singular configurations are round. The optimal design to determine the geometric parameters and the operating limits of the actuated legs is performed considering the kinematic manipulability and workspace size. These results of the paper show the effectiveness of the presented manipulator.
Foot bionic robot could be supported and towed through a series of discrete footholds and be adapted to rugged terrain through attitude adjustment. The vibration isolation of the robot could decouple the fuselage from foot-end trajectories, thus, the robot walked smoothly even if in a significant terrain. The gait programming and foot end trajectory algorithm were simulated. The quadruped robot of parallel five linkages with eight degrees of freedom were tested. The kinematics model of the robot was established by setting the corresponding coordinate system. The forward and inverse kinematics of both supporting and swinging legs were analyzed, and the angle function of single leg driving joint was obtained. The trajectory planning of both supporting and swinging phases was carried out, based on the control strategy of compound cycloid foot-end trajectory planning algorithm with zero impact. The single leg was simulated in Matlab with the established kinematic model. Finally, the walking mode of the robot was studied according to bionics principles. The diagonal gait was simulated and verified through the foot-end trajectory and the kinematics.
Park, Samho;Huang, TianZong;Song, Junyoung;Lee, Myungmo
Physical Therapy Rehabilitation Science
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v.10
no.2
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pp.98-105
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2021
Objective: The purpose of this study was to examined the kinematic relationship and differences through the range of motion (ROM), muscle activity, and vertical ground reaction force (VGRF) during forward and backward lunge movements, which are effective in improving muscle strength and balance ability of the lower extremities, and to provide clinical information on more efficient lunge movements. Design: Cross-sectional study Methods: Fifteen adult males who met the selection criteria were tested for their dominant feet.Forward and backward lunges were then performed, and the ROM, muscle activity, and VGRF were measured for kinematic analysis during the lunge movement.The differences betweenthe forward lunge and backward lunge intervention were examined using a paired t-test. Results: A significant increase in the ROM of the knee and ankle was observed during the forward and backward lunges (p<0.05). In addition, in terms of the muscle activity, the peak values of the vastus medialis oblique (VMO) and VGRF also showed a significant increase in the forward lunge compared to the backward lunge (p<0.05). Conclusions: This study showed an increase in VGRF peak value, knee and ankle ROM, and VMO muscle activity during forward lunge. Based on these results, it is considered necessary to apply differently depending on the direction of progress in consideration of the musculoskeletal situation and physical ability during the lunge movement.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.7
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pp.1632-1642
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1994
The Stewart Platform is a six-degree-of-freedom in-parallel-actuated manipiulator mechanism. The kinematic behavior of parallel mechanisms shows inverse characteristics as compared that of serial mechanisms; i.e, the inverse kinematic problem of Stewart Platform is straightforward, but no closed form solution of the forward kinematic problem has been previously presented. Thus it is difficult to calculate the 6 DOF displacement of the platform from the measured lengths of the six actuators in real time. Here, a real-time estimation algorithm which solves the Stewart Platform kinematic problem is proposed and tested through computer simulations and experiments. The proposed algorithm shows stable convergence characteristics, no estimation errors in steady state and good estimation performance with higher sampling rate. In experiments it is shown that the estimation result is the same as that of simulation even in the presence of measurement noise.
Background: Lunge exercises are lower extremity rehabilitation and strengthening exercises for patients and athletes. Most studies have shown the effectiveness of the forward and backward lunge exercises for treating patellofemoral pain and anterior cruciate ligament injuries (by increasing lower extremity muscle activity) and improving kinematics. Objects: However, it is not known how the two different lunge movements affect trunk muscle activities in healthy individuals. The purpose of this study was to investigate the electromyographic activity of the rectus abdominis and erector spinae muscles during forward and backward lunge exercises in healthy participants. Methods: Twelve healthy participants were recruited. Electromyographic activity of the rectus abdominis and erector spinae was recorded using surface electrodes during forward and backward lunges, and subsequently normalized to the respective reference voluntary isometric contractions of each muscle. Results: Activity of the erector spinae was significantly higher than that of the rectus abdominis during all stages of the backward lunge (p < 0.05). The activity of the erector spinae was significantly greater during the backward than forward lunge at all stages (p < 0.05). Conclusion: Backward lunging is better able to enhance trunk motor control and activate the erector spinae muscles.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.2
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pp.152-161
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2013
This paper presents a control effectiveness analysis of the hawkmoth Manduca sexta. A multibody dynamic model of the insect that considers the time-varying inertia of two flapping wings is established, based on measurement data from the real hawkmoth. A six-degree-of-freedom (6-DOF) multibody flight dynamics simulation environment is used to analyze the effectiveness of the control variables defined in a wing kinematics function. The aerodynamics from complex wing flapping motions is estimated by a blade element approach, including translational and rotational force coefficients derived from relevant experimental studies. Control characteristics of flight dynamics with respect to the changes of three angular degrees of freedom (stroke positional, feathering, and deviation angle) of the wing kinematics are investigated. Results show that the symmetric (asymmetric) wing kinematics change of each wing only affects the longitudinal (lateral) flight forces and moments, which implies that the longitudinal and lateral flight controls are decoupled. However, there are coupling effects within each plane of motion. In the longitudinal plane, pitch and forward/backward motion controls are coupled; in the lateral plane, roll and side-translation motion controls are coupled.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.50
no.3
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pp.203-211
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2013
This paper presents the implementation and control of two arms of an indoor service robot for floor tasks. The robot arms are designed to have 6 degrees-of-freedom (DOF), but actually built to have 5 DOF. Forward and inverse kinematics of two arms are analyzed and simulated to confirm the kinematic analysis. Two arms are actually controlled based on the inverse kinematics. The right and left arms are separately controlled to follow different trajectories in order to make sure the functionality of both arms. Experimental studies are conducted to confirm the kinematic analysis and proper operation of two arms.
A high speed tracking control for 6-6 Stewart platform manipulator is performed by employing the joint-axis sliding mode control based on dynamics. Because of the complex dynamics and kinematics of Stewart platform manipulator, two computer systems, consisting of a PC and a DSP, are adopted, so that real time tasks are run in synchronous and asynchronous modes. It is experimentally proven that the proposed control system leads to an easy to implement and effective control task, and it can achieve the high performance tracking control under the high speed and severe payload condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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