Quadruped robot is very useful mechanism for a various area. Recently, home entertainment and military robots adapted quadruped platform and useful function have been introduced. Our goal is the development of quadruped robot locomotion for any type of ground included to sloping one and irregular terrain. This paper, as a first step, deals with design and construction of quadruped robot walking on the flat ground. The most important factor of quadruped robot is stability of locomotion. At first, we introduce the developed quadruped robot based on dynamic simulation and experimental study of general gait algorithm. Finally, propose unique locomotion proper to our mechanism. Future work of this study is the performance test and analysis on the ground of various conditions and proposes the improved mechanism and gait algorithm.
In general, it is known that walking stability of a quadruped is determined by its COG(Center of Gravity). In this paper, in order to know whether our virtual quadruped robot is applicable to the real quadruped robot, we simulated our virtual model using the data from the real robot‘s walking. We were able to evaluate the stride of quadruped based on direct and inverse kinematics and compared the stride of the simulation with real robot’s it. During the simulation we calculated the COG of the virtual model and evaluated the walking stability of real model.
This paper proposes a novel fault-tolerant gait for Quadruped robots using energy stability margins. The previously developed fault-tolerant gaits for quadruped robots have a drawback of having marginal stability margin, which may lead to tumbling. In the process of tumbling, the potential energy of the center of gravity goes through a maximum. The larger the difference between the potential energy of the center of gravity of the initial position and that of this maximum, the less the robot tumbles. Hence this difference of potential energy, dubbed as Energy Stability Margin (ESM), can be regarded as the stability margin. In this paper, a novel fault-tolerant gait is presented which gives positive ESM to a quadruped robot suffering from a locked joint failure. Positive ESM is obtained by adjusting foot positions between leg swing sequences. The advantage of the proposed fault-tolerant gait is demonstrated in a case study where a quadruped robot with a failed leg walks on a even slope.
In this paper, we describe the quadruped walking-control algorithm of the complete full-size humanoid DARPA Robotics Challenge-HUBO (DRC-HUBO) robot. Although DRC-HUBO is a biped robot, we require a quadruped walking function using two legs and two arms to overcome uneven terrains in the DRC. We design a wave-type quadruped walking pattern as a feedforward control using several walking parameters, and we design zero moment point (ZMP) controllers to maintain stable walking using an inverted pendulum model and an observed-state feedback control scheme. In particular, we propose a switching algorithm for ZMP controllers using supporting value and weighting factors in order to maintain the ZMP control performance during foot switching. Finally, we verify the proposed algorithm by performing quadruped walking experiments using DRC-HUBO.
In this research, a comprehensive study is performed upon the design of a quadruped walking robot. In advance, the walking posture and skeletal configuration of the vertebrate are analyzed to understand quadrupedal locomotion, and the roles of limbs during walking are investigated. From these, it is known that the forelimbs just play the role of supporting their body and help vault forward, while most of the propulsive force is generated by hind limbs. In addition, with the study of the stances on walking and energy efficiency, design criteria and control method for a quadruped walking robot are derived. The proposed controller, though it is simple, provides a useful framework for controlling a quadruped walking robot. In particular, introduciton of a new rhythmic pattern generator relieves the heavy computational burden because it does not need any computation on kinematics. Finally, the proposed method is validated via dynamic simulations and implementing in a quadruped walking robot, called AiDIN(Artificial Digitigrade for Natural Environment).
In this paper, we propose an adaptive gait by which a quadruped walking robot can walk against external disturbances. This adaptive gait mechanism makes it possible for a quadruped walking robot to change its gait and accommodate external disturbances form various external environmental factors. Under the assumption that external disturbances can be converted to an external force acting on the body of a quadruped walking robot, we propose a new criterion for the stability margin of a waling robot by using an effective mass center based on the zero moment point under unknown external force. And for a solution of an adaptive gait against external disturbances, an method of altitude control and reflexive direction control is suggested. An algorithmic search method for an optimal stride of the quadruped mehtod, the gait stability margin of a quadruped walking robot is optimized in changing its direction at any instance for and after the reflexive direction control. To verify the efficiency of the proposed approach, some simulaton results are provided.
본 논문에서 4족(quadruped) 동물들의 여러 가지 인스턴스(instance)들에 대한 '보행(walk)'의 모델링을 간단하게 하기 위한 방법이다. 최초의 클래스 계층에서 정교하게 모델화 된 4족 동물 사용에 의해 최초의 클래스 계층에서 정의 되어 지지 않은 새로운 하위 클래스의 인스턴스에 대해 쉽게 확장하는 '보행'의 모델을 제안한다. 이 방법을 얻기 위해서 분석된 walk의 패턴과 이전에 조사한 클래스 계층에서 연구되어진 4족 동물의 유사한 구조를 따라 분류하고 적용한다. 그리고 상위 클래스(super class)에서 상속되는 동작(action)에 대한 방법을 제안한다. 본 논문은 4족 동물의 특징들을 구체화함으로써 4족 동물의 'walk'를 모델화 하고 필요한 요인들을 정의하였다. 또한 '보행'의 파라메타들에 관한 도메인들을 사용하고 4족 동물의 전형적인 인스턴스들인 말과 소를 모델을 적용한다.
Purpose: This study examined the effects of the right or left knee lift during push up plus in the quadruped position on the serratus anterior (SA) muscle activity. Methods: Twenty-one subjects (male 11, female 10) performed the quadruped position on push up plus. The muscle activities of the lower trapezius (LT), SA, and upper trapezius (UT) were measured by surface electromyography. Repeated measurements of one-way ANOVA were performed for statistical analysis of the data, and the criterion for statistical significance was set to p<0.05 and comparative analysis of the UT and SA ratio using a Paired t-test. Results: The right SA increased the muscle activity of the right knee lift during quadruped position push up plus (p<0.05). In particular, the right SA muscle activity was higher than the left. In addition, comparative analysis of the UT and SA ratio to the right knee lift during quadruped position push up plus was performed (p<0.05). The right was found to be a significant statistic compared to the left, but the left SA increased the muscle activity of the left knee lift during quadruped position push up plus (p<0.05). The left SA muscle activity was higher than right. In addition, comparative analysis of UT and SA ratio to the left knee lift during quadruped position push up plus was performed (p<0.05). The left was found to be a significance statistic than the right. In addition, the interaction effect between the groups showed significant differences (p<0.05). Conclusion: Knee lift during push up plus is recommended for the selective activation of a research exercise protocol of one side of the serratus anterior.
This paper presents optimal walking trajectory generation for a quadruped robot with genetic-fuzzy algorithm. In order to move a quadruped robot smoothly, both generations of optimal leg trajectory and free walking are required. Generally, making free walking is difficult to realize for a quadruped robot, because the patterned trajectory may interfere in the free walking. In this paper, we suggest the generation method for the leg trajectory satisfied with free walking pattern so as to avoid obstacle and walk smoothly. We generate via points of leg with respect to body motion, and then we use the genetic-fuzzy algorithm to search for the optimal via velocity and acceleration information of legs. All these methods are verified with PC simulation program, and implemented to SERO-V robot.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제10권4호
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pp.308-313
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2010
This paper presents a performance index-based evaluation for a better quadruped robotic walking configuration. For this purpose, we propose a balance-based performance index that enables to evaluate the walk configuration of quadruped robots in terms of balance. In order to show the effectiveness the proposed performance index, we consider some types of walking configurations for a quadruped robotic walking and analyze the trend of the proposed performance index in those quadrupedal walking. Through the simulation study, it is shown that an effective walk configuration for a quadrupedal walking can be planned by adopting the proposed performance index.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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