The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.9
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pp.1551-1556
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2016
A combined CPG (Central Pattern Generator) based foot trajectory and GP (Genetic Programming) based joint compensation method is presented for the adaptive humanoid walking. The CPG based foot trajectory methods have been successfully applied to basic slops and variable slops with slow rates, but have a limitation for the steep slop terrains. In order to increase an adaptability of humanoid walking for the rough terrains, a GP based joint compensation method is proposed and combined to the CPG (Central Pattern Generator) based foot trajectory method. The experiments using humanoid robot Nao are conducted in an ODE based Webots simulation environmemt to verify a stability of walking for the various aslope terrains. The proposed method is compared to the previous CPG foot trajectory technique and shows better performances especially for the steep varied slopes.
The purpose of this study was to develop the FSR sensor suit that controls walking assist device for paraplegic patients. The FSR sensor suit was to detect user's intent and patterns for walking by measuring pressure on the palm and the sole of user's foot. It consisted of four modules: sensing pressure from palm, changing modes and detecting pressure on the palm/at the wrist, sensing pressure from the soles of user's foot, and host module that transmit FSR data obtained from sensing modules to PC. Sensing modules were connected to sensing pads which detect analog signals obtained from the palm or the sole of foot. These collect signals from the target regions, convert analog signals into digital signals, and transmit the final signals to host module via zigbee modules. Finally, host modules transmit the signals to host PC via zigbee modules. The study findings showed that forces measured at the palm when using a stick reflected user's intent to walk and forces at the sole of the user's foot revealed signals detecting walking state.
Sojung Yim;Seongjun Lee;Sang-Min Baek;Seokhaeng Huh;Jaekwan Ryu;Kyu-Jin Cho
The Journal of Korea Robotics Society
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v.18
no.3
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pp.285-292
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2023
Small-scale ground mobile robots can access confined spaces where people or larger robots are unable. As the scale of the robot decreases, the relative size of the environment increases; therefore, maintaining the mobility of the small-scale robot is required. However, small-scale robots have limitations in using a large number of high-performance actuators, powerful computational devices, and a power source. Insects can effectively navigate various terrains in nature with their legged motion. Discrete contact with the ground and the foot enables creatures to traverse irregular surfaces. Inspired by the leg motion of the insect, researchers have developed small-scale robots and they implemented swing and lifting motions of the leg by designing leg linkages that can be adapted to small-scale robots. In this paper, we propose a leg linkage design for insect-inspired small-scale ground mobile robots. To use minimal actuation and reduce the control complexity, we designed a 1-DOF 3-dimensional leg linkage that can generate a proper leg trajectory using one continuous rotational input. We analyzed the kinematics of the proposed leg linkage to investigate the effect of link parameters on the foot trajectory.
This paper presents a gait control scheme for teleoperation of a quadruped-walking robot. In teleoperation of a walking robot, an operator gives a real-time generated velocity command to a walking robot instead of a moving trajectory. When the direction of the velocity command is changed, the periodic gait is not available because this requires an initial foot position . This paper proposes the aperiodic gait control scheme that can converge to a periodic gait Simulation results are given to demonstrate the efficiency of the proposed control scheme.
Although stable control algorithm has been implemented to the biped robot, the stability is not guaranteed because of encoder errors and/or rigid body elastics. Hence precise body pose estimation is required for more natural and long term walk. Specially pelvis sloping by gravity or uneven ground on landing place are most critical reason for undulated motion. In order to overcome these difficulties an estimation system for foot position and orientation using PSD sensors and Gyro sensors is proposed along with calibration algorithm and experimental verification.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.5
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pp.663-668
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2018
A combined CPG (Central Pattern Generator) based foot trajectory and GA (Genetic Algorithm) based joint compensation method is presented for adaptive humanoid walking. In order to increase an adaptability of humanoid walking for rough terrains, the experiment for rolling terrains are introduced. The CPG based foot trajectory method has been successfully applied to basic slops and variable slops, but has a limitation for the rolling terrains. The experiments are conducted in an ODE based Webots simulation environment using humanoid robot Nao to verify a stability of walking for various rolling terrains. The proposed method is compared to the previous CPG foot trajectory technique and shows better performance especially for the cascade rolling terrains.
Milli-scale crawling robots have been widely studied due to their maneuverability in confined spaces. For successful crawling, the crawling robots basically required to fulfill alternating gait with elliptical foot trajectory. The alternating gait with elliptical foot trajectory normally generates both forward and upward motion. The upward motion makes the aerial phase and during the aerial phase, the forward motion enables the crawling robots to proceed. This simultaneous forward and upward motion finally results in fast crawling speed. In this paper, we propose a novel alternating mechanism to make a crab-inspired eight-legged crawling robot. The key design strategy is an alternating mechanism based on double four-bar linkages. Crab-like robots normally employs gear-chain drive to make the opposite phase between neighboring legs. To use the gear-chain drive to this milli-scale robot system, however, is not easy because of heavy weight and mechanism complexity. To solve the issue, the double-four bar linkages has been invented to generate the oaring motion for transmitting the equal motion in the opposite phase. Thanks to the proposed mechanism, the robot crawls just like the real crab with the crawling speed of 0.57 m/s.
Even though the potential for an accident in nuclear power plants is very low, multiple emergency plans are necessary because the impact of such an accident to the public is enormous. One of these emergency plans involves a robotic system for investigating accidents under conditions of high radiation and contaminated air. To develop a robot suitable for operation in a nuclear power plant, we focused on eliminating the three major obstacles that challenge robots in such conditions: the disconnection of radio communication, falling on uneven floors, and loss of localization. To solve the radio problem, a Wi-Fi extender was used in radio shadow areas. To reinforce the walking, we developed two- and four-leg convertible walking, a floor adaptive foot, a roly-poly defensive falling design, and automatic standing recovery after falling methods were developed. To allow the robot to determine its location in the containment building, a bar code landmark reading method was chosen. When a severe accident occurs, this robot will be useful for accident condition monitoring. We also anticipate the robot can serve as a workman aid in a high radiation area during normal operations.
In this paper, we propose stable walking algorithm using ZMP for the biped robot in the slope-way. At first, we define discrete state variables that classified stable area and unstable area by center of mass from ZMP during slope-way walking. For the stable walking gait, the discrete state controller for determining the high-level and low-level decision making are designed. The high-level decision making is composed of the discrete state variables; left foot support phase, right foot support phase, flat-way, and slope-way. Then the continuous state controller is implemented for the low-level decision making using ZMP.
This paper mainly deals with the dynamic walking of a biped robot. At first, in order to walk in various environments, it is desirable to adapt to such ground conditions with a suitable foot motion, and maintain the stability of the robot by a smooth hip motion. A method to plan a walking pattern consisting of a foot trajectory and a hip trajectory is presented. The effectiveness of the proposed method is illustrated by simulation results. Secondly, the paper brings forward a balance control technique based on off-line walking pattern with real-time modification. At last, the concept of Zero Moment Point (ZMP) is used to evaluate dynamic stability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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