This paper deals with a manipulability analysis of multi-legged walking robots in acceleration domain, that is the dynamic manipulability analysis of walking robot. Noting that the kinematic structure of the walking robot is basically the same with that of the multiple serial robot system holding one object, the analysis method for cooperating robot is converted to that of walking robot. With the proposed method, the bound of achievable acceleration of the moving body is easily derived from the given bounds on the capabilities of Joint torques. Several walking robot examples are analyzed with proposed method under the assumption of hard contact, and presented in the paper to validate the method.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.54
no.9
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pp.547-555
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2005
A fault-tolerant gait of multi-legged robots with static walking is a gait which can maintain gait stability and continue its walking against an occurrence of a leg failure. This paper proposes fault-tolerant gait planning of a quadruped robot walking over a rough planar terrain. 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. In this Paper, two-phase discontinuous gaits are presented as a new fault-tolerant gait for quadruped robots suffering from a locked joint failure. By comparing with previously developed one-phase discontinuous gaits, it is shown that the proposed gait has great advantages in gait performance such as the stride length and terrain adaptability. Based on the two-phase discontinuous gait, quasi follow-the-leader(FTL) gaits are constructed which enable a quadruped robot to traverse two-dimensional rough terrain after an occurrence of a locked joint failure. During walking, two front legs undergo the foot adjustment procedure for avoiding stepping on forbidden areas. The Proposed wait planning is verified by using computer graphics simulations.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.12
no.4
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pp.540-547
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2009
In the near future, military robots are likely to be substituted for military personnel in the field of battle. The power system of a legged robot is considerably more complex than the one used for a land vehicle because of the coordination and stability issues due to the large number of degree of freedom. In this paper, a servovalve-piston combination system for a straight-line motion of robot leg is modeled as three degree of freedom based on double inputs and single output transfer function. The output is the displacement of piston from neutral. The inputs are valve displacement from neutral and arbitrary load force in this system. LQR(Linear Quadratic Regulator) technique is applied in order to achieve robust stability and fast responses of the system. The Kalman filter loop, rejection of disturbance and noise, riccati equation, filter gain matrix, and frequency domain equality are analyzed and designed.
Force and compliance control has been used in the control of legged walking vehicles to achieve superior terrain adaptability on rough terrains. The compliance control requires distribution of the vehicle load over the supporting legs. However, the constraint equations for ground reaction forces of supporting legs are generally underdetermined, allowing an infinite number of solutions. Thus, it is possible to apply an optimization criteria in solving the force setpoint problem. It has been observed that the previous force setpoint optimization methods sometimes cause a system stability problem and/or the load distribution among supporting legs is not well balanced due to a memory effect on the solution trajectory, This paper presents an iterative force setpoint method to solve this problem using an interpolation technique. By simulation it was shown that an excessive load unbalance among supporting legs and the memory effect in the force trajectory are alleviated much with the proposed method.
Generating motion of center of mass for biped robots is a challenging issue since biped robots can easily lose balance due to limited contact area between foot and ground. In this paper, we propose force control method to generate high-speed motion of the center of mass for horizontal direction without losing balancing condition. Contact consistent multi-body dynamics of the robot is used to calculate force for horizontal direction of the center of mass considering balance. The calculated force is applied for acceleration or deceleration of the center of mass to generate high speed motion. The linear inverted pendulum model is used to estimate motion of the center of mass and the estimated motion is used to select either maximum or minimum force to stop at goal position. The proposed method is verified by experiments using 12-DOF torque controlled human sized legged robot.
Park, Jong-man;Kim, Young-hyun;Jeong, Won-chan;Ryu, Jeong-min
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.24
no.5
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pp.444-449
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2020
I proposed small ambulatory robot actuators using piezoelectric benders. In order to make the motion of the biomimetic robot legs similar to the movements of the cockroaches or similar insects, two pairs of legs in the diagonal direction in the four leg structures are required to make the same movement. And elliptical displacement is realized by taking into account horizontal and vertical displacement of multimode oscillations and driving them by electrical signals with differences step by step, for example of 90° the T-shaped robot actuator showed wide range of speed (From 2 mm/sec. up to 266 mm/sec.) and ability of transportation (up to 10 g with 50 mm/s). Locomotive performance of the robot was competitive to the preceding robots, and moreover, the modular type actuators of a segmented myriapods robot could be added and removed for different tasks or performances.
Kim, Min-Seong;Jo, Sang-Young;Koo, Young-Mok;Jeong, Yang-Gun;Han, Sung-Hyun
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.19
no.1
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pp.1-9
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2016
In this paper, we propose a new learning control scheme for various walk motion control of biped robot with same learning-base by neural network. We show that learning control algorithm based on the neural network is significantly more attractive intelligent controller design than previous traditional forms of control systems. A multi layer back propagation neural network identification is simulated to obtain a dynamic model of biped robot. Once the neural network has learned, the other neural network control is designed for various trajectory tracking control with same learning-base. The biped robots have been received increased attention due to several properties such as its human like mobility and the high-order dynamic equation. These properties enable the biped robots to perform the dangerous works instead of human beings. Thus, the stable walking control of the biped robots is a fundamentally hot issue and has been studied by many researchers. However, legged locomotion, it is difficult to control the biped robots. Besides, unlike the robot manipulator, the biped robot has an uncontrollable degree of freedom playing a dominant role for the stability of their locomotion in the biped robot dynamics. From the simulation and experiments the reliability of iterative learning control was illustrated.
There are three types of robots that move on the ground classified as drivetrain. Wheels, tracks and Legs. Wheels and tracks are much easier to construct and control, but they have problems passing through obstacles like people. This paper discusses the design of line tracing using Theo Jansen, one of multi-legged walking mechanism. In order to increase the moving speed, the Jansen mechanism is designed by maximizing the objective variable as GL (Ground Length), GAC (Ground Angle Coefficient). In this project, only three sensors were attached and Arduino was used for optimal control of the motor using the sensor values.
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.
This paper describes a finite element analysis (FEA) of the body frame of a subsea robot, Crabster200 (CR200). CR200 has six legs for mobility instead of screw type propellers, which distinguishes it from previous underwater robots such as remotely operated vehicles (ROVs) and autonomous underwater vehicles (AUVs). Another distinguishing characteristic is the body frame, which is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP). This body frame is designed as a rib cage structure in order to disperse the applied external loads and reduce the weight. The frame should be strong enough to support many devices for exploration and operation underwater. For a reasonable FEA, we carried out specimen tests. Using the obtained material properties, we performed a modal analysis and FEA for CR200 with a ready posture. Finally, this paper presents the FEA results for the CFRP body frame and the compares the characteristics of CFRP with conventional material, aluminum.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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