An electric motor is the one of the most important parts in robot systems, which mainly drives the wheel of mobile robots or the joint of manipulators. According to the requirement of motor performance, the controller type and parameters vary. For the wheel driving motors, a speed tracking controller is used, while a position tracking controller is required for the joint driving motors. Moreover, if the mechanical parameters are changed or a different motor is used, we might have to tune again the controller parameters. However, for the beginners who are not familiar about the controller design, it is hard to design pertinently. In this paper, we develop a nominal robust controller model for the velocity tracking of wheel driving motors and the position tracking of joint driving motors based on the disturbance observer (DOB) which can reject disturbances, modeling errors, and dynamic parameter variations, and propose the methodology for the determining the least control parameters. The proposed control system enables the beginners to easily construct a controller for the newly designed robot system. The purpose of this paper is not to develop a new controller theory, but to increase the user-friendliness. Finally, simulation and experimental verification have performed through the actual wheel and joint driving motors.
The Sliding Mode Control of Variable Structure System is applied to robot manipulators or servo system for its merits of robustness to variable system parameters and disturbances. But Switching frequency of control input is excessively high during sliding mode operation. In this paper, a new control algorithm usings fuzzy logic is proposed to solve this problem. With the proposed algorithm, a dc motor speed control system has been simulated and the result shows expected performances.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.11
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pp.1103-1109
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2008
Since the flexible joint robots with motor dynamics are represented by the fifth-order nonlinear sγstem, it is difficult and complex to design the controller for electrically driven flexible-joint (EDFJ) robots. In this paper, we propose a simple adaptive control method to solve this problem. It is assumed that the model uncertainties of the robots dynamics, joint flexibility, and motor dynamics are unknown. For the simple control design, the dynamic surface design method is applied, and all uncertainties in the robot and motor dynamics are compensated by using the adaptive function approximation technique. It is proved that all signals in the controlled closed-loop system are uniformly ultimately bounded. Simulation results for three-link EDFJ manipulators are provided to validate the effectiveness of the proposed control system.
The operation of robot manipulators has a restriction that the operator must reside at the factory, where the manipulator is used. To overcome this restriction, we propose a remote control system using the internet, the system which runs on the Window 95 environment is composed of the remote client which transfers commands to the server which control and manage the manipulator in the factory. In the control of Hong-ik Direct Drive Arm, it is necessary to consider the complex nonlinear parameters causing the mutual interaction between joints, so we use two TMS320C31 DSP chips in the controller for the real time dynamic control algorithms. For the test of system integrity and the verification of the mathematical modeling, we apply CTM, PD and VSS control algorithms and the simulation results are satisfactory.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.39
no.1
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pp.92-106
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1990
Active compliance is often used in the control of robot manipulators for the implementation of complex tasks such as assembly, multi-finger fine motion, legged-vehicle adaptive control,etc. This technique balances the interactive force between the manipulator tip and its working environment with its position and velocity errors to achieve the operation of a damped spring. This paper investigates the effecft of passive compliance on system stability with regard to force feedback implementation for actively compliant motion. Usually it is understood that accurate position control require a stiff system. However, theoretical examination of control experiments on a legged suspension vehicle suggests that, if the control includes discrete-time force feedback, some passive compliance is necessssary at the legs of the vehicle for system stability. This can be an important factor to bl considered in manipulator design and control. A theoretical analysis, numerical simulation, and experimental result, confirming the above conclusion, are introduced in this paper.
Jo, Sang-Young;Kim, Min-Seong;Do, Ki-Hoon;Han, Sung-Hyun;Ha, Un-Tae;Shim, Hyun-Suk;Lim, Chang-Sik
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.20
no.1
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pp.34-48
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2017
This study proposes a new approach to control a trajectory control of vertical type articulated robot arm with six revolution joints by computed torque method for manufacturing process automation. The proposed control scheme takes advantage of the properties of the fuzzy controllers. The proposed method is suitable to control of the trajectory and path control in cartesian space for vertical type articulated robot manipulator for forging manufacturing process automation. The results is illustrated that the proposed fuzzy computed torque controller is more stable and robust than the conventional computed torque controller. This study is included with an analytical methodology of inverse kinematic computation for 6 DOF manipulators. And an intelligent PID based on feed forward fuzzy control structure is applied to control the working path control with disturbances caused by uncertainty parameters of the manipulator dynamic model. Lastly, the validity of proposed is verified by simulations and experiments.
In this paper, a new integral variable structure regulation controller(IVSRC) is designed by using a special integral sliding surface and a disturbance observer for the improved regulation control of highly nonlinear robot manipulators with prescribed output performance. The sliding surface having the integral state with a special initial condition is employed in this paper to exactly predetermine the ideal sliding trajectory from a given initial condition to origin without any reaching phase. And a continuous sliding mode input using the disturbance observer is also introduced in oder to effectively follow the predetermined sliding trajectory within the prescribed accuracy without large computation burden. The performance of the prescribed tracking accuracy to the predetermined sliding trajectory is clearly investigated in detail through the two theorems together with the closed loop stability. The design of the proposed IVSRC is separated into the performance design and robustness design in each independent link. The usefulness of the algorithm has been demonstrated through simulation studies on the regulation control of a two link manipulator under parameter uncertainties and payload variations, in view of no reaching phase, no overshoot, predetermined response with prescribed accuracy, easy change of output performance, separation of design phase, and so on.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.38
no.6
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pp.28-36
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2001
A robust adaptive sliding mode robot control algorithm is derived, which consists of a feed-forward compensation part and discontinuous control part. The unknown parameters is categorized into two groups, with group containing the parameters estimated on-line, and group containing the parameters not estimated on-line. Then a sliding control term is incorporated into the torque input in order to account for the effects of uncertainties on the parameters not estimated on-line and of disturbances. Moreover, the algorithm is computationally simple, due to an effective exploitation of the structure of manipulator dynamics. It is shown that, despite the existence of the parameter uncertainty and external disturbances, the controller is globally asymptotically stable and guarantees zero tracking errors.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.11
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pp.1809-1818
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1997
Mathematical models of industrial robots or manipulators are highly nonlinear equations with nonlinear coupling between the variables of motion. As the working speed has been fast, the effects of nonlinear terms have become serious. So the control algorithm based on approximately linearized equation looses the efficiency. In order to design the control law for the nonlinear models, Hunt-Su's nonlinear transformation method and Marino's feedback equivalence condition are used with linear quadratic regulator(LQR) theory in this study. Nonlinear terms of the system are eliminated and coupled terms are decoupled by this feedback law. This method is applied to a 3-D.O.F. vertical articulated manipulator by both experiments and simulations and compared with PID control which is widely used in the industry.
A new control method for a redundant manipulator is developed using a local optimal torque and null space joint velocity. By solving the dynamic control equations of the system, the local optimal torque is obtained. If only the local optimal torque is used for controlling the robot there is a possibility that the system is unstable. To eliminate the characteristics of instability during the movements, the control law with a null space concept is used. The new method is applied to the 3-DOF planar manipulator. The simulation results show the effectiveness of the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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