Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2001.04a
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pp.574-577
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2001
This paper presents the comparison of FRI(Foot Rotation Indicator) point and ZMP(Zero Moment Point) in biped robot stability. We showed FRI may be employed as a useful tool in stability analysis in biped robot. Also, we proposed the balancing joint trajectory derived from FRI point equation for stable gait. The numerical calculation routines and walking algorithms for simulation are performed by MATLAB. The procedure is composed of the leg trajectory planning, the generation of balancing trajectory, and the verification of dynamic stability.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.10
no.9
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pp.1039-1048
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2015
In this paper, we propose an efficient stair locomotion method for a quadruped robot with mechanism of insectile legs using genetic algorithm(GA). In the proposed method, we first define the factors and the reachable region for the stair locomotion. In addition, we set the gene and the fitness function for GA and generate the gait trajectory by searching the landing position of a quadruped robot, which has the minimun distance of movement and the optimal energy stability margin(ESM). Finally, we verify the effectiveness and superiority of the proposed stair locomotion method through the computer simulations.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.8
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pp.1722-1729
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2005
In this paper, we used the quadruped walking robot Titan-VIII in order to carry out this simulation of sway compensation trajectory. The attitude angle ${\phi}_r$ and ${\phi}_p$ is obtained from 3-D motion sensor that is attached at the center of robot body and the attitude control carried out at every 10[ms] for stable gait of robot. Duty factor, that is fixed at 0.5. When we change period T into 1.5, 2.0, 3.0[sec] each and moving distance per period is changed into 0.2, 0.3(m), we sim띠ate several walking experiment of robot. and then we analyze the experiment results if there are any difference between the imaginary ZMP and actual ZMP of robot and the stable gait of robot is realized.
Milli-scale crawling robots have been widely studied due to their maneuverability in confined spaces. For successful crawling, the crawling robots basically required to fulfill alternating gait with elliptical foot trajectory. The alternating gait with elliptical foot trajectory normally generates both forward and upward motion. The upward motion makes the aerial phase and during the aerial phase, the forward motion enables the crawling robots to proceed. This simultaneous forward and upward motion finally results in fast crawling speed. In this paper, we propose a novel alternating mechanism to make a crab-inspired eight-legged crawling robot. The key design strategy is an alternating mechanism based on double four-bar linkages. Crab-like robots normally employs gear-chain drive to make the opposite phase between neighboring legs. To use the gear-chain drive to this milli-scale robot system, however, is not easy because of heavy weight and mechanism complexity. To solve the issue, the double-four bar linkages has been invented to generate the oaring motion for transmitting the equal motion in the opposite phase. Thanks to the proposed mechanism, the robot crawls just like the real crab with the crawling speed of 0.57 m/s.
This paper recognizes the motion intention of the wearer using a muscle stiffness sensor and proposes a control system for a wearable robot based on this. The proposed system recognizes the onset time of the motion using sensor data, determines the assistance mode, and provides assistive torque to the hip flexion/extension motion of the wearer through the generated reference trajectory according to the determined mode. The onset time of motion was detected using the CUSUM algorithm from the muscle stiffness sensor, and by comparing the detection results of the onset time with the EMG sensor and IMU, it verified its applicability as an input device for recognizing the intention of the wearer before motion. In addition, the stability of the proposed method was confirmed by comparing the results detected according to the walking speed of two subjects (1 male and 1 female). Based on these results, the assistance mode (gait assistance mode and muscle strengthening mode) was determined based on the detection results of onset time, and a reference trajectory was generated through cubic spline interpolation according to the determined assistance mode. And, the practicality of the proposed system was also confirmed by applying it to an actual wearable robot.
No, Gyeong-Gon;Gong, Jeong-Sik;Kim, Jin-Geol;Kim, Gi-Sik
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.19
no.7
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pp.43-50
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2002
This paper presents the new gait implementation of a biped robot with smooth walking using 3-dimensional continuous trunk motion and kick action of ankle joints. Trajectory generation ova trunk is performed not on a unit gait but on a whole walking interval. In applying kick action such as heel-touch or toe-off, varying coordinate system was employed for the simplification of the kinematic analysis. Desired ZMP (zero moment point) is also changed to implement the efficient kick action. As a result, balancing motion of the proposed gait was much more decreased than that of conventional one. Moreover, robot\\`s walking behavior is very smooth, natural and similar to the pace of a human. The walking experiment system is composed of eight AC servo motors and a DSP controller. The walking simulation and the experimental results are shown using the proposed new walking algorithm.
Kim, Tae-Yeon;Lee, Seok-Hun;Lee, Gi-Jung;Lee, Dae-Young;Kim, Ji-Suk;Cho, Kyu-Jin
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.1
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pp.97-105
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2015
Recently, there have been many researches about applications of origami to mechanical engineering, which realizes a 30 sturcture by folding a 20 plane material. With this simple manufacturing process, origami was even adopted by some roboticists as a way to build an entirely new robot with benefits in terms of cost, weight, and structural simplicity In this paper, we propose a new type of a walking robot based on origami structure. Because all the components of the robot that generate gait motion are mechanically connected, it can actually walk fotward with only a single actuator. We also showed the similarity of gait trajectories between a kinematic analysis and the actual gait motion measured by video tracking. This result proved the possibility of designing an origami-based robot with the identical gait trajectory as we plan.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.1
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pp.58-66
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2005
Usual human gait can be modeled as continual impact phenomenon that happens due to the topological change of the kinematic structure of the two feet. The human being adapts his own control algorithm to minimize the ill effect due to the collision with the environment. In order to operate a Humanoid robot like the human being, it is necessary to understand the physics of the impact and to derive an analytical model of the impact. In this paper, specially, we focus on impact analysis of the kicking motion in playing soccer. At the instant of impact, the external impulse exerted on the ball by the foot is an important property. Initially, we introduce the complete external impulse model of the lower-extremity of the human body and analyze the external impulses for several kicking postures of the lower-extremity. Secondly, a trajectory-planning algorithm of a ball, in which the initial velocity and the launch angle of the ball are calculated for a desired trajectory of the ball, will be introduced. The aerodynamic effect such as drag force and lift force is also considered. We carry out numerical simulation and experimentation to verify the effectiveness of the proposed analytical methodology.
This paper proposes a sequential state estimation model consisting of continuous and discrete variables, as a way of generalizing all discrete-state factorial HMM, and gives a design of gait motion model based on the idea. The discrete state variable implements a Markov chain that models the gait dynamics, and for each state of the Markov chain, we created a Gaussian process over the space of the continuous variable. The Markov chain controls the switching among Gaussian processes, each of which models the rotation or various views of a gait state. Then a particle filter-based algorithm is presented to give an approximate filtering solution. Given an input vector sequence presented over time, this finds a trajectory that follows a Gaussian process and occasionally switches to another dynamically. Experimental results show that the proposed model can provide a very intuitive interpretation of video-based gait into a sequence of poses and a sequence of posture states.
This paper represents mechanical compliance & ZMP(Zero Moment Point) control algorithm for IWR(Inha Walking Robot) system. In case of walking in different environments, a biped walking robot must vary its gait(walking period or step length, etc.) according to the environments. However, most of biped walking robots do not have the capability to change their gaits or need more complex control algorithm, because ZMP cannot be defined in their control algorithm. Therefore new linear type with balancing joint is proposed which is used as an aid in balancing & ZMP control itself. In IWR system, ZMP can be defined by solving differential equations and it does not need to be predefined ZMP trajectory. Furthermore we can input the desired ZMP position. In parallel with the development, we also considered a mechanical compliance for reducing the inverse kinematics, dynamics and the control complexity. It will figure out some powerful adaptation with 3D irregular terrains.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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