For autonomous navigation, a legged robot should be able to walk over irregular terrain and adapt itself to variation of supporting surface. Walking through slope is one of the typical tasks for such case. Robot needs not only to change foot trajectory but also to adjust its configuration to the slope angle for maintaining stability against gravity. This paper suggests such adaptation algorithm for stable walking which uses feedback of reaction forces at feet. Adjusting algorithm of foot trajectory was studied with the estimated angel of slope without visual feedback. A concept of virtual slope angle was introduced to adjust body configuration against slope change of the supporting terrain. Regeneration of foot trajectory also used this concept for maintaining its stable walking against unexpected landing point.
Mobile robot intelligence refers to planning the path of robots to move indoors and outdoors and establishing a physical action plan that can be driven safely and smoothly according to the surrounding environments' structures. This report introduces technical issues in mobile robot intelligence. Furthermore, we describe the latest mobile intelligence technology of four-legged walking, logistics, and agricultural robots. Finally, we discuss mobile robot intelligence research prospects and its potential for solving real-world problems.
본 논문에서는 하지 보행 장애를 가진 환자가 사용하는 크러치에 로봇 기술이 적용된 새로운 타입의 착용식 족형 보행 재활 로봇에 대해 서술하였다. 개발된 로봇의 주된 특징은 크게 세 가지로 나뉜다. 첫 번째, 착용 방식의 특징으로서, 팔꿈치에 착용하여 환자를 보조하는 엘보 크러치와 달리 환자의 가슴부에 족형 로봇을 착용함으로써 보행 시 넓은 가슴 면적으로부터 하중을 분산시키고 팔에 작용하는 집중 하중을 제거하였으며, 팔과 손의 움직임을 자유롭게 하였다. 두 번째, 사용자의 보행 의지를 파악하는 방법으로서, 족형 로봇의 발에 부착된 3축 힘센서를 이용하여 지면 반발력의 크기와 방향으로부터 사용자의 보행의도를 추정하는 알고리즘을 제안하였고 이에 따라 가슴 착용형 로봇을 보행시켰다. 마지막으로, 계단 보행을 위한 근력 강화 방법으로서, 둔턱을 오르내리는 근력 훈련이 가능하도록 바닥 높낮이에 따라 상하 운동 궤적이 변화할 수 있는 둔턱 보행 기능을 구현하였다. 최종적으로 개발된 로봇이 보행 의도를 인지하고 로봇 다리로부터 보행 보조를 효과적으로 수행할 수 있다는 것을 실험을 통하여 확인하였고, 하지 근전도 측정을 통하여 보행 시 로봇이 하지 근력을 보조하는 성능을 정량적으로 검증하였다.
The coordinated mechanism of terrestrial vertebrates enables them to maneuver over all of the terrain conditions since they have a distinct ability to adapt to varying conditions. Their locomotions remain infinitely more advanced and elegant than that of present-day existing mechanical walking robots. However, the principles of existing walking robots are based more on technical rather than on biological concepts, yielding unstable locomotion with low speed. In order to apply these advanced biological phenomena to the mechanical design of 4-legged walking robot, modeling methods are introduced and mathematical equations are also introduced.
Active compliance is often used in the control of robot manipulators for the implementation of complex tasks such as assembly, multi-finger fine motion, legged-vehicle adaptive control,etc. This technique balances the interactive force between the manipulator tip and its working environment with its position and velocity errors to achieve the operation of a damped spring. This paper investigates the effecft of passive compliance on system stability with regard to force feedback implementation for actively compliant motion. Usually it is understood that accurate position control require a stiff system. However, theoretical examination of control experiments on a legged suspension vehicle suggests that, if the control includes discrete-time force feedback, some passive compliance is necessssary at the legs of the vehicle for system stability. This can be an important factor to bl considered in manipulator design and control. A theoretical analysis, numerical simulation, and experimental result, confirming the above conclusion, are introduced in this paper.
In this paper, we present the concept and main mission of the Crabster, an underwater walking robot. The main focus is on the modeling of drag and lift forces on the legs of the robot, which comprise the main difference in dynamic characteristics between on-land and underwater robots. Drag and lift forces acting on the underwater link are described as a function of the relative velocity of the link with respect to the fluid using the strip theory. Using the translational velocity of the link as the rotational velocity of the joint, we describe the drag force as a function of joint variables. Generalized drag torque is successfully derived from the drag force as a function of generalized variables and its first derivative, even though the arm has a roll joint and twist angles between the joints. To verify the proposed model, we conducted drag torque simulations using a simple Selective Compliant Articulated Robot Arm.
본 논문에서는 이족 로봇을 위한 가상의 다리에 기반한 보행 모델을 제시한 후, 시뮬레이션을 통하여 제시한 보행 모델의 근본적인 롤/피치/요(roll/pitch/yaw) 운동 특성을 분석한다. 이를 위하여 로봇의 무게 중심과 압력 중심에서의 운동 경로를 사람의 발걸음 운동 패턴과 유사한 임의의 패턴으로 설정하고, 이러한 경로를 따라 보행할 경우에 나타나는 주요 관성 성분 특성을 확인한다. 결과적으로, 이족 보행에서 롤, 피치 및 요 방향으로의 운동은 보행과정에서 생성될 수 있는 자연스러운 현상이며, 이것은 발걸음의 간격, 무게 중심의 위치 및 로봇 몸체의 이동가속도와 밀접한 관계가 있음을 보인다. 또한, 이족보행의 밸런스 관점에서 발의 위치 설정을 위한 경로계획의 중요성을 고찰한다.
A motion planning algorithm is presented in this paper for a commercialized quadruped walking of robot pet. Stable walking is the basic requirement for a commercial-purpose legged robot. In order to secure the walking stability, modified body sway to the centroid of support polygon is addressed. By representation of walking motion with respect to the world coordinate system rather than body coordinate, it is possible to design the several gaits in unified fashion. The initial gait posture is introduced to maximize the stride and to achieve fast walking. The proposed walking motion planning is verified through computer simulation and experiments.
Fault-tolerant gait generation of a hexapod robot with crab walking is proposed. The considered fault is a locked joint failure, which prevents a joint of a leg from moving and makes it locked in a known position. Due to the reduced workspace of a failed leg, fault-tolerant crab walking has a limitation in the range of heading direction. In this paper, an accessible range of the crab angle is derived for a given configuration of the failed leg and, based on the principles of fault-tolerant gait planning, periodic crab gaits are proposed in which a hexapod robot realizes crab walking after a locked joint failure, having a reasonable stride length and stability margin. The proposed crab walking is then applied to path planning on uneven terrain with positive obstacles. i.e., protruded obstacles which legged robots cannot cross over but have to take a roundabout route to avoid. The robot trajectory should be generated such that the crab angle does not exceed the restricted range caused by a locked joint failure.
This paper introduces a new approach to develop a fast gait for quadruped robot using GP(genetic programming). Planning gaits for legged robots is a challenging task that requires optimizing parameters in a highly irregular and multidimensional space. Several recent approaches have focused on using GA(genetic algorithm) to generate gait automatically and shown significant improvement over previous results. Most of current GA based approaches used pre-selected parameters, but it is difficult to select the appropriate parameters for the optimization of gait. To overcome these problems, we proposed an efficient approach which optimizes joint angle trajectories using genetic programming. Our GP based method has obtained much better results than GA based approaches for experiments of Sony AIBO ERS-7 in Webots environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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