Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.9
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pp.959-966
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2009
An essential consideration when analyzing the gait of walking robots is their ability to maintain stability during walking. Therefore, this study proposes a vertical waist-jointed walking robot and gait algorithm to increase the gait stability margin while walking on the slope. First, the energy stability margin is compared according to the posture of the walking motion on slope. Next, a vertical waist-jointed walking robot is modeled to analyze the stability margin in given assumption. We describe new parameters, joint angle and position of a vertical waist-joint to get COG (center of gravity of a body) in walking. Finally, we prove the superiority of the proposed gait algorithm using simulation and conclude the results.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.8
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pp.703-710
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2004
This paper presents discontinuous zigzag gait analysis for a newly modeled quadruped walking robot with an articulated spine which connects the front and rear parts of the body. An articulated spine walking robot can move easily from side to side, which is an important feature to guarantee a larger gait stability margin than that of a conventional single rigid-body walking robot. First, we suggest a kinematic modeling of an articulated spine robot which has new parameters such as a waist-joint angle, a rotate angle of a front and rear body and describe characteristics of gait using an articulated spine. Next, we compared the difference of walking motion of newly modeled robot with that of a single rigid-body robot and analyzed the gait of an articulated spine robot using new parameters. On the basis of above result, we proposed a best walking motion with maximum stability margin. To show the effectiveness of proposed gait planning by simulation, firstly the fastest walking motion is identified based on the maximum stride, because the longer the stride, the faster the walking speed. Next, the gait stability margin variation of an articulated spine robot is compared according to the allowable waist-joint angle.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.55
no.7
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pp.319-326
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2006
This paper proposes a novel fault-tolerant gait for Quadruped robots using energy stability margins. The previously developed fault-tolerant gaits for quadruped robots have a drawback of having marginal stability margin, which may lead to tumbling. In the process of tumbling, the potential energy of the center of gravity goes through a maximum. The larger the difference between the potential energy of the center of gravity of the initial position and that of this maximum, the less the robot tumbles. Hence this difference of potential energy, dubbed as Energy Stability Margin (ESM), can be regarded as the stability margin. In this paper, a novel fault-tolerant gait is presented which gives positive ESM to a quadruped robot suffering from a locked joint failure. Positive ESM is obtained by adjusting foot positions between leg swing sequences. The advantage of the proposed fault-tolerant gait is demonstrated in a case study where a quadruped robot with a failed leg walks on a even slope.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.43
no.5
s.311
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pp.19-27
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2006
Improvement in gait stability of fault-tolerant gaits for quadruped robots is addressed in this paper. The previously developed fault-tolerant gait gives a quadruped robot the ability to continue its walk against the occurrence of a leg failure. But it has a drawback of having marginal gait stability, which may lead to tumbling when the robot body's center of gravity is perturbed. To overcome such a drawback, a novel fault-tolerant gait is presented in this paper that generates positive stability margin against a locked joint failure, in which a joint of a leg is locked in a known place. Positive stability margin is obtained by adjusting foot positions of supporting legs between leg swing sequences. The advantages of the proposed fault-tolerant gait are discussed by comparing with the previous gait in terms of gait stability, stride length and gait velocity.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.2
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pp.142-150
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2002
This paper presents a systematic method of the zigzag gait planning for quadruped walking robots. When a robot walks with a zigzag gait, its body is allowed to move from side to side, while the body movement is restricted along a moving direction in conventional continuous gaits. The zigzag movement of the body is effective to improve the gait stability margin. To plan a zigzag gait in a systematic way, the relationship between the center of gravity(COG) and the stability margin is firstly investigated. Then, new geometrical method is introduced to plan a sequence of the body movement which guarantees a maximum stability margin as well as monotonicity along a moving direction. Finally, an optimal swing-leg sequence is chosen for a given arbitrary configuration of the robot. To verify the proposed method, computer simulations have been performed for both cases of a periodic gait and a non-periodic gait.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.33B
no.9
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pp.1-12
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1996
In this paper, we propose an adaptive gait by which a quadruped walking robot can walk against external disturbances. This adaptive gait mechanism makes it possible for a quadruped walking robot to change its gait and accommodate external disturbances form various external environmental factors. Under the assumption that external disturbances can be converted to an external force acting on the body of a quadruped walking robot, we propose a new criterion for the stability margin of a waling robot by using an effective mass center based on the zero moment point under unknown external force. And for a solution of an adaptive gait against external disturbances, an method of altitude control and reflexive direction control is suggested. An algorithmic search method for an optimal stride of the quadruped mehtod, the gait stability margin of a quadruped walking robot is optimized in changing its direction at any instance for and after the reflexive direction control. To verify the efficiency of the proposed approach, some simulaton results are provided.
Objective: The purpose of this study was to provide data on gait characteristics of K-pop professional dancers. Method: Participants were divided into four groups: male dancers (n=10, age: $28.2{\pm}3.4years$, height: $175{\pm}6cm$, weight: $68.9{\pm}5.6kg$), female dancers (n=10, age: $26.7{\pm}3.1years$, height: $162{\pm}4cm$, weight: $52.1{\pm}3.7kg$), non-dancer males (n=10, age: $25.2{\pm}2.6years$, height: $171{\pm}6cm$, weight: $66.4{\pm}5.3kg$), or non-dancer females (n=10, age: $26.2{\pm}3.0years$, height: $161{\pm}5cm$, weight: $56.4{\pm}6.7kg$). Twelve infrared cameras (Qualisys, Oqus 500, Sweden, 150 Hz.) were used to capture three-dimensional motion data. Gait motion data of professional dancers and ordinary persons were obtained. Results: K-pop dancers' dynamic stability during the female toe off event and the male heel contact event was better compared with that of ordinary persons in the front-rear direction. In addition, the results showed a significant difference in the margin of stability (MoS). However, the medial-lateral direction of both female and male dancers during heel contact and the toe off event was more stable compared with ordinary person, who exhibited an increased MoS than did the dancers. Conclusion: This study aimed to investigate the gait characteristics of K-pop professional dancers in comparison with ordinary persons using gait parameters and MoS. The stability of K-pop professional dancers' dynamic gait in the front-rear direction was better than that in the medial-lateral direction. Therefore, further studies in which the dance movements of K-pop dancers are sub-divided and analyzed will be necessary to reduce related injury.
We suggest a turning gait planning of a quadruped walking robot with an articulated spine. Robot developer has tried to implement a gait more similar to that of natural animals with high stability margin. Therefore, so many types of walking robot with reasonable gait have been developed. But there is a big difference with a natural animal walking motion. A key point is the fact that natural animals use their waist-oint(articulated spine) to walk. For example, a crocodile which has short legs relative to a long body uses their waist to walk more quickly and to turn more effectively. The other animals such as tiger, dog and so forth, also use their waist. Therefore, this paper proposes discontinuous turning gait planning for a newly modeled quadruped walking robot with an articulated spine which connects the front and rear parts of the body. Turning gait is very important as same as straight gait. All animals need a turning gait to avoid obstacle or to change walking direction. Turning gait has mainly two types of gaits; circular gait and spinning gait. We apply articulated spine to above two gaits, which shows the majority of an articulated spine more effectively. Firstly, we describe a kinematic relation of a waist-joint, the hip, and the center of gravity of body, and then apply a spinning gait. Next, we apply a waist-joint to a circular gait. We compare a gait stability margin with that of a conventional single rigid body walking robot. Finally, we show the validity of a proposed gait with simulation.
In this paper, we developed a quadruped walking robot, FRAMIX-T, with insectile leg mechanism and we inspected the efficiency of it in detail. In robotics, the legs of insect type are appropriate for the stability and the agile movement. So we first performed a gait analysis using duty factor, stride, phase etc., and analyzed the stability margin to improve the stability of robot. On the basis of this research, we planned the wave gait suitable for FRAMIX-T and performed a walking experiment. From this result, we proved the high efficiency using insectile leg mechanism and the possibility of walking with improved stability and mobility.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.4
no.2
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pp.147-155
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2002
In this paper, the regular rotational gaits of the quadruped crawling robot are studied. It is assumed that the proposed regular rotational gaits starts from one of six support patterns in a translational gaits and end up with one of six support patterns in a translational gaits. Noting that six support patterns in a regular translational gait belong to two different groups with respect to regular rotational gait, the static stability margin and the maximum rotational displacement during one rotational stride period for the two representative support patterns are investigated. It is expected that the proposed regular rotational gaits will enhance the omni-directional characteristics of the quadruped crawling robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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