This two-part paper presents a control method that allows for stable interaction of a robot manipulator with the environment. In part 1, we focus on the input ouput relationships (unstructured modeling) of the robot and environment dynamics. This analysis leads to a general condition for stability of the robot and environment taken as a whole. This stability condition, for stable maneuver, prescribes a finite sensitivity for robot and environment where sensitivity of the robot(or the environment) is defined as a mapping forces into displacement. According to this stability condition, smaller sensitivity either in robot or in environment leads to narrower stability range. In the limit, when both systems have zero sensitivity, stability cannot be guaranteed. These models do not have any particular structure, yet they can model a wide variety of industrial and research robot manipulators and environment dynamic behavior. Although this approach of modeling may not lead to any design procedure, it will allow us to understand the fundamental issues in stability when a robot interacts with an environment.
We have proposed a digital control method, where the controlled variable is a joint angular velocity, of space robot manipulators using the transpose of Generalized Jacobian Matrix. The explicit relationship between the control law and the sampling period, however, is unknown because the controller gains include the sampling period implicitly. This paper presents a novel digital control method which explicitly describes the relation between the sampling period and the controller gains. Computer simulation of a 3-DOF planar space robot manipulator is peformed. Simulation result demonstrates the effctiveness of the proposed method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.4
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pp.479-486
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1998
In this paper, the design and the implementation of a robust adaptive controller for trajectory tracking of robot manipulator is presented. The proposed control scheme ensures that tracking errors are converged to some boundaries in the presence of a state-dependent input disturbances as well as the ideal case without any prior knowledge of the robot manipulator parameters. The 3 DOF robot manipulator including actuator dynamics is used for the implementation of the proposed control scheme. The experimental results show that the proposed control scheme is valid for trajectory tracking of the robot manipulator.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.19
no.2
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pp.69-74
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2016
This study proposes a new approach to design of the robust control application of a mobile manipulator with dual-arm. The mobil manipulator robot system consists of 12 DOF manipulators and a mobile robot. Kinematics of the robotics has been analyzed and simulated to verify reliability. A position-based torque control technique is applied to the robot by adding an outer loop to interact with the environment. Experimental studies of torque control applications of robot arm and interaction with a user operator are conducted. Experimental results has been proved that the robot arm performed regulated to follow the desired reference.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.6
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pp.471-477
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2000
The position control accuracy of a robot arm is significantly deteriorated when a long arm robot is operated at a high speed. In this case, the robot arm must be modeled as a flexible structure, not a rigid one, and its control system should be designed with its elastic modes taken into account. In this paper, the tip position control scheme of a one-link flexible manipulator using 2-DOF controller with sliding mode is presented. The robot consists of a flexible arm manufactured with a thin aluminium plate, an AC servo motor with a harmonic drive for speed reduction, an optical encoder and a CCD camera as a vision sensor for on-line measuring the tip deflection of the flexible m. Simulation and experimental results of the flexible manipulator with a proposed controller are provided to show the effectiveness of the controller.
In this paper, a continuous sliding mode controller for robot manipualator is proposed. The proposed scheme guarantees that the tracking error converges to zero maintaining the smoothness of the actual control signal. In order to estimate the acceleration data, a sliding mode observer is used, and the stability of the closed-loop system is shown.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1996.10a
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pp.150-155
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1996
This paper presents a new approach to the design of self-tuning adaptive control system that is robust to the changing dynamic configuration as well as to the load variation factors using digital signal processors for robot manipulators. TMS3200C50 is used in implementing real-time adaptive control algorithms provide advanced performance for robot manipulator. In this paper an adaptive control scheme is proposed in order to design the pole-placement self-tuning controller which can reject the offset due to any load disturbance without a detailed description of robot dynamics. parameters of discrete-time difference model are estimated by the recursive least-square identification algorithm and controller parameters are detemined by the pole-placement method. Performance of self-tuning adaptive controller is illusrated by the simulation and experiment for a SCARA robot.
Choi Hyeung Sik;Baek Chagng Yul;Hwang I Chul;Kim Moo Kyung
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.6
s.171
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pp.98-108
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2005
Conventional robot manipulators actuated by motors with the speed reducer such as the harmonic drive have weakness in the load capacity, since the speed reducer does not have enough strength. To improve this, a new type of robot actuator based on the four-bar-link mechanism driven by the ball screw was constructed. Also, a new type of revolute robot manipulator composed of the developed actuators was developed. But, modelling errors occur due to the off-set from the nominal model since the exact modeling of the complex inertia variation of the four-bar-link actuator is very difficult. To control the proposed robot along the prescribed trajectory, a sliding mode control algorithm was applied with compensation function for the modeling errors. To show performance of the proposed controller, a computer simulation was performed, and its results was presented.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.1
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pp.138-144
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2000
Robot manipulators, which are nonlinear structures and have uncertain system parameters, have complex in dynamics when are operated in unknown environment. To compensate for estimate errors of the uncertain system parameters and to accomplish the desired trajectory tracking, nonlinear robust controllers are appropriate. However, when estimation errors or tracking errors are large, they require large input torques, which may not be satisfied due to torque limits of actuators. As a result, their stability can not be guaranteed. In this paper, a new robust control scheme is presented to solve stability problem and to achieve fast trajectory tracking in the presence of torque limits. By using fuzzy logic, new desired trajectories which can be reduced are generated based on the initial desired trajectory, and torques of the robust controller are regulated to not exceed torque limits. Numerical examples are shown to validate the proposed controller using an uncertain two degree-of-freedom underwater robot manipulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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