• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.40-44
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• 2013

The ball-shaped mobile robot, so called ballbot has single point contact on ground and low energy consumption in motion because of the reduced friction. In this paper, a new ballbot is presented, which has omnidirectional mobile platform inside of it as a driving system. Thus the ballbat has omnidirectional mobility without nonholonomic constraints. Kinematics and inverse kinematics of the ballbat is derived also in this paper.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.38-44
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• 2006

The omnidirectional mobility of a mobile robot may lose significance in motion control, unless the isotropy characteristics of the mechanism is maintained well. This paper investigates the local and global isotropy of an omnidirectional mobile robot with three caster wheels. All possible actuations with different number and combination of rotating and steering joints are considered. First, the kinematic model based on velocity decomposition and the algebraic conditions for the local isotropy are obtained. Second, the geometric conditions for the local isotropy are derived and all isotropic configurations are fully identified. Third, the global isotropy index is examined to determine the optimal parameters in terms of actuation set, characteristic length, and steering link length.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.2356-2361
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• 2005

In this paper, we present a complete isotropy analysis of a caster wheeled omnidirectional mobile robot(COMR) with nonredundant/redundant actuation. The motivation of this work is that the omnidirectional mobility loses significance in motion control unless the isotropy characteristics is maintained well. First, with the characteristic length introduced, the kinematic model of a COMR is obtained based on the orthogonal decomposition of the wheel velocities. Second, a general form of the isotropy conditions of a COMR is given in terms of physically meaningful vector quantities which describe the wheel configurations. Third, for all possible nonredundant and redundant actuation sets, the algebraic expressions of the isotropy conditions are derived to completely identify the isotropic configurations of a COMR. Fourth, the number of the isotropic configurations and the characteristic length required for the isotropy are discussed.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.21-27
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• 2022

전통적인 자동차 또는 전통적인 두 바퀴형 차동 구동 로봇은 기구적인 구조 때문에 이동 동작에 제한이 있을 수밖에 없다. 자동차 산업에서 내연기관 자동차가 전기차로 빠르게 전환되면서 자동차에 로봇 공학 기술의 적용이 활발하게 모색되고 있다. 로봇 공학 분야에서는 이동체의 자세를 변화시키지 않고도 다양한 방향으로 이동할 수 있는 전방향 이동로봇에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔으며 주목할 만한 연구 결과들도 많다. 하지만 대부분의 연구에서 이와 같은 전방향 이동을 구현하기 위해서는 메카넘휠 등과 같은 특수한 형태의 바퀴를 사용해야 하는 제한점이 있다. 우리는 전방향 이동을 위한 특수한 바퀴를 사용하지 않고도 전방향성을 구현할 수 있는 두 바퀴를 갖는 모듈형 로봇을 제안하였었다. 본 논문에서는 모듈형 로봇 2대를 전후로 결합하여 네 바퀴를 갖는 전방향 이동로봇을 새로이 제안하였다. 제안된 로봇은 차동 구동 방식의 이동로봇으로 전자브레이크를 사용하여 바퀴부와 로봇 몸체부를 선택적으로 분리, 결합하는 방식을 사용하며 두 개의 절대치형 엔코더와 네 개의 증분형 엔코더를 사용하여 로봇 바퀴부의 위치와 로봇 바퀴의 속도를 제어한다. 제안된 로봇은 일반적인 타이어 바퀴를 채택하고도 전방향 이동이 가능하다. 로봇을 실 제작하여 대각선 궤적과 정사각형 궤적에서의 주행 실험을 통하여 제안된 로봇의 유용성과 안정성을 검증하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권5호
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• pp.65-73
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• 2001

In this paper, a mobile system using multi-wheel steering and driving mechanism is proposed to maximize maneuverability of the wheeled mobile system. Among various possible configurations, the two-wheel steering and driving systems, which is minimal in structural requirement, is proposed to reduce the complexity in actual design and difficulties in control. The system possesses three or four degrees of freedom depending on the orientations of two wheels, one or two for driving and two for steering, which implies that the system's mobility is always less than three DOF. The proposed system, nonetheless, can exactly emulate characteristics of the omnidirectional motion as long as the planned path is smooth i.e., the curvature changes continuously while velocity is not zero. Efficient kinematic and dynamic control algorithms are proposed for position and orientation control of the proposed wheeled mobile system.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.899-901
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• 2014

본 논문은 청소용 로봇의 전방향 주행이 가능하도록 하기위한 새로운 구동장치를 제안하였다. 제안된 구조는 2차 평면에서 3자유도 모션제어가 가능하고 잉여도를 갖지 않는 세게의 상호작용 엑츄에이터로 구성하였다. 또한, 로봇의 운동메카니즘을 해석하기 위하여 전방위 구동장치의 기구학을 해석하였으며 구동 메카니즘을 제안하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.137-145
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• 2008

We present the initial results of on-going research for building a novel Mobile Haptic Interface (MHI) that can provide an unlimited haptic workspace in large immersive virtual environments. When a user explores a large virtual environment, the MHI can sense the position and orientation of the user, place itself to an appropriate configuration, and deliver force feedback, thereby enabling a virtually limitless workspace. Our MHI (PoMHI v0.5) features with omnidirectional mobility, a collision-free motion planning algorithm, and force feedback for general environment models. We also provide experimental results that show the fidelity of our mobile haptic interface.

• 로봇학회논문지
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• 제5권2호
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• pp.135-142
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• 2010

Security robot has gradually developed and deployed in order to protect civilian's lives as well as fortune and subjugate the shortcomings of CCTV which lacks of mobility. We have developed a security robot for outdoor environment and the main purpose of the driving mechanism is to overcome the bumps or projections with high speed. The robot platform consists of 4 omnidirectional wheel-based driving mechanisms and suspension for each driving mechanism. In this paper, principal suspension parameters of outdoor security robot for overcoming obstacles with stability are studied and approximately optimized using Response Surface Methodology (RSM) since it is difficult to find the exact relationship between suspension parameters and the shock, which is significantly associated with stability of the robot, at the robot platform. Simulation using ADAMS is conducted for assessing the feasibility of optimized design parameters.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권3호
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• pp.289-295
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• 2012

최근에 들어 서비스 로봇의 효율성 향상을 위한 이동로봇에 대한 연구가 활발하다. 이동로봇은 서비스 로봇의 이동성을 향상시킴으로써, 다양한 공간에서 작업을 할 수 있도록 한다. 그러나 기존의 서비스 로봇은 높은 무게중심으로 인하여 작업 중 전복의 가능성이 높다. 또한, 이동로봇에 사용되는 바퀴는 작고 가벼우며, 환경에 따라 바퀴의 종류를 바꿔야 하므로 기존의 허브형 모터는 한계가 있다. 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 이동로봇에 적합한 허브형 구동모듈과 가변접지면 메커니즘을 개발하였으며, 전방향 이동로봇에 적용하였다. 이를 통해 이동성 및 안정성을 향상과 다양한 작업공간에서의 효율성 향상시켰다. 또한 다양한 시험을 통하여 제안한 메커니즘의 성능을 검증하였다.

• ETRI Journal
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• 제41권6호
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• pp.838-849
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• 2019

We present a permanent magnet-based spherical wheel motor that can be used in omnidirectional mobility applications. The proposed motor consists of a ball-shaped rotor with a magnetic dipole and a hemispherical shell with circumferential air-core coils attached to the outer surface acting as a stator. Based on the rotational symmetry of the rotor poles and stator coils, we are able to model the rotor poles and stator coils as dipoles. A simple physical model constructed based on a torque model enables fast numerical simulations of motor dynamics. Based on these numerical simulations, we test various control schemes that enable constant-speed rotation along arbitrary axes with small rotational attitude error. Torque analysis reveals that the back electromotive force induced in the coils can be used to construct a control scheme that achieves the desired results. Numerical simulations of trajectories confirm that even without explicit methods for correcting the rotational attitude error, it is possible to drive the motor with a low attitude error (<5°) using the proposed control scheme.