This paper reports on a Realtime OS based motor control system for laparoscopic surgery robot which enables telesurgery and overcomes shortcomings with conventional laparoscopic surgery. The system has a conventional master-slave robot configuration and the control system consists of joint controllers, host controllers, and power units. The robot features (1) a compact slave robot with 5 DOF (Degree Of Freedom) expanding the workspace of each tool and increasing the number of tools operating simultaneously, and (2) direct 1:1 correspondence in the joint of master and slave robot that simplifies control algorithm and enhances reliability. Each master, slave and GUI (Graphical User Interface) host has a dedicated RTOS (RealTime OS), RTLinux-Pro (FSMLabs Inc., U.S.A.) Each master and slave controller set pair has a dedicated CAN (Controller Area Network) channel for control and monitoring signal communication. Total 4 pairs of the master/slave manipulators as current are monitored by one host controller for operation monitoring and higher level motion control. The system showed acceptable performance in both position control precision and master-slave motion synchronization and is now under further development for better safety and control fidelity for clinically applicable prototype.
In this paper, we propose a compliance control scheme using a neurofuzzzy compliance model(NFCM). as a new control paradigm for telerobot systems. A NFCM, used as a compliance controller, is composed of a fuzzy compliance model(FCM), a neural network and a low pass filter. The NFCM is trained through a reinforcement learning algorithm, and then, can generate suitable compliant motion for a given task. A series of simulations have been performed to show applicability of the proposed algorithm send it is found that the NFCM can implement suitable compliant motion for a given task through the learning procedure.
A digital signal processor(DSP) is applied to realizing a compensator of control system of active magnetic bearings, to restrict a resonance caused by the first-order bending vibration of a flexible rotor, and to run the rotor beyond the critical speed. A full-order observer is applied to the translatory rotor-motion with the first-order vibration mode. A PID control is used for the conical motion. The rotor used in the experiments is symmetric, and an electromagnet and a displacement sensor are set in collocation.
Hyung Jin Choun;Jung-in Kim;Jong Min Park;Jaeman Son
Progress in Medical Physics
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v.33
no.4
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pp.136-141
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2022
Purpose: This study aimed to develop a breath control training system for breath-hold technique and respiratory-gated radiation therapy wherein the patients can learn breath-hold techniques in their convenient environment. Methods: The breath control training system comprises a sensor device and software. The sensor device uses a loadcell sensor and an adjustable strap around the chest to acquire respiratory signals. The device connects via Bluetooth to a computer where the software is installed. The software visualizes the respiratory signal in near real-time with a graph. The developed system can signal patients through visual (software), auditory (buzzer), and tactile (vibrator) stimulation when breath-holding starts. A motion phantom was used to test the basic functions of the developed breath control training system. The relative standard deviation of the maxima of the emulated free breathing data was calculated. Moreover, a relative standard deviation of a breath-holding region was calculated for the simulated breath-holding data. Results: The average force of the maxima was 487.71 N, and the relative standard deviation was 4.8%, while the average force of the breath hold region was 398.5 N, and the relative standard deviation was 1.8%. The data acquired through the sensor was consistent with the motion created by the motion phantom. Conclusions: We have developed a breath control training system comprising a sensor device and software that allow patients to learn breath-hold techniques in their convenient environment.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.3
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pp.267-272
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2004
In this Paper, we present analysis on the dynamics of human swing and its realization by a miniaturized humanoid robot. Since the motion of legs is the most important in the swing, the swing system can be approximated as a double pendulum. Based on Lagrangian analysis, the leg motion is designed to make the swing motion as sustained oscillation. In order to detect the peak instant of the swing and to synchronize the leg motion with the swing, we use ADXL acceleration/inclination sensor. The miniaturized humanoid in this paper has total 20 DOFs including 6 DOFs in each leg, 34cm in height, and 2kg in weight. As a result of realization of the swing by the humanoid, the sustained oscillation is verified through experiments.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1997.04a
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pp.250-256
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1997
For compensating the error motion of hydrostatic tables, we have introduced a way that the clarance of table is actively controlled corresponding to the amount of error with the nariable capillary,anmed as ACC. In previous paper,through the basic test, it was confirmed that by the use of ACC,the error motion within 2.7 .mu.m of a hydrostatic table could be compensated with the resolution of 27nm, 1/100 contollable range, and with the freqency bandwidth of 5.5Hz structurally. In this paper,we performed practital compensation of the linear and angular motion error of hydrostatic table using ACC. For improving the compensated motion accuracy,iterative control method is put into the control system. The experimental results show that by the simultaneous compensation of error,the linear and angular motion error are improved upto 0.25 .mu.m and 0.4arcsec,which are about 1/10 and 1/3 of the non-compensated motion errors respectively.
Majority of industrial robots are controlled by a simple joint servo control of joint actuators. In this type of control, the performance of control is influenced greatly by the joint interaction torques including Coriolis and centrifugal forces, which act as disturbance torques to the control system. As the speed of the robot increases, the effect of this disturbance torque increases, and makes the high speed-high precision control more difficult to achieve. In this paper, the joint disturbance torque of robots is analyzed. The joint disturbance torque is defined using the coefficients of dynamic equation of motion, and for the case of a 2DOF planar robot, the conditions for the maximum joint disturbance torques are identified, and the effect of link parameters and joint variables on the joint disturbance torque are examined. Then, a solutioin to the optimal path placement problem is proposed that minimizes the joint disturbance torque are examined. then, a solution to the optimal path placement problem is proposed that minimizes the joint disturbance torque during a straight line motion. the proposed method is illustrated using computer simulation. the proposed solution method cna be applied to the class of robots that are controlled by independent joint sevo control, which includes the vast majority of industrial robots. By minimizing the joint disturbacne torque during the motion, the simple joint servo controlled robot can move with improved path tracking accuracy at high speed.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.7
no.9
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pp.212-219
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1999
This paper describes the NANDO VDC (Vehicle Dynamics Control) system for the vehicle stability enhancement and consists of the control strategies , computer simulation and tests on the various road surface. This VDC system controls the dynamic vehicle motion in the emergency situation such as the final oversteer/understeer andallows the vehicle to follow the course as desired by the driver. The system is based on an active yaw control and its performance verified by the test is shown. Also the comparison between the MANDO VDC System and a competitor is carried out.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.48
no.5
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pp.241-248
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1999
Recently, many linear motion generators and motors are rapidly finding applications that ranges from short stroke linear motion vibrators, such as dynamic cone type loudspeakers to stirling engine driven linear reciprocating alternators, compressors, textile machines etc. The stroke-length may go up to 2m, and the maximum speed is in the range of 5 to 10m/s with oscillating frequency as high as 15 kHz. Therefore, the linear oscillating actuators(LOAs) may be considered as variable speed drivers of precise controller with stoke-length and reversal periods during the reciprocating motion. In this paper, the design, fabrication, experiments, and extraction of control parameters of a moving coil type LOA for driving of linear reciprocating motion control systems, are treated. The actuator consists of the NdFeB permanent magnets with high specific energy as the stator produced magnetic field, a coil-wrapped nonmagnetic hollow rectangular bobbin structure, and an iron core as a pathway for magnetic flux. Actually, the design is accomplished by using FEM analysis for the basic configuration of a magnetic circuit, and characteristic equations for coil design. In order to apply as the drivers of a linear motion reciprocating control system, the control parameters and circuit parameters, such as input voltage-stoke, exciting frequency-stoke, coil inductance and so on, are extracted from the analysis and experiments on concerning a fabricating LOA.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.12
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pp.1330-1337
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2004
In this study, the equations of motion of a rigid rotor supported by magnetic bearings are derived via Hamilton's principle, and transformed to a state-space form for control purpose. The optimal motion control of rotor magnetic bearing system based on the LQR(linear quadratic regulator) theory is addressed. New schemes related to the selection of the state weighting matrix Q and the control weighting matrix R involved in the quadratic functional to be minimized are proposed. And the robust control of the system with an LMI(linear matrix inequality) based H$_{\infty}$ theory is dealt with in this paper. Loop shapings of TFM (transfer function matrix) are used to increase the performance of control capability of the system. The control abilities of LQR and H$_{\infty}$ controller are compared by simulation and experimental tests and show that the capability of H$_{\infty}$ controller is superior to that of LQR.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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