Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.17
no.1
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pp.1-7
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2014
In this paper, it is suggested a method of mission planning and management for robots based on the unit mission. In order to make robots execute given missions continuously as time goes by, a new concept for planning the mission which is composed of one or more unit missions and an automatic mission management scheme are developed. For managing robot's missions in real time, six management methods are devised as well in order to cope with the mismatches, which occur frequently during the mission execution, as to the initial plan. Without the operator's involvement, any mismatch can be adjusted automatically by applying one of the mission management methods. The suggested concept of mission planning and mission management methods based on the unit mission are partially realized in the Dog-Horse robot system and it is checked that it can be a viable one for developing effective robot operation systems.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.11
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pp.5496-5521
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2018
Object detection and tracking is the basic capability of mobile robots to achieve natural human-robot interaction. In this paper, an object tracking system of mobile robot is designed and validated using improved multiple instance learning algorithm. The improved multiple instance learning algorithm which prevents model drift significantly. Secondly, in order to improve the capability of classifiers, an active sample selection strategy is proposed by optimizing a bag Fisher information function instead of the bag likelihood function, which dynamically chooses most discriminative samples for classifier training. Furthermore, we integrate the co-training criterion into algorithm to update the appearance model accurately and avoid error accumulation. Finally, we evaluate our system on challenging sequences and an indoor environment in a laboratory. And the experiment results demonstrate that the proposed methods can stably and robustly track moving object.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.16
no.4
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pp.137-143
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2021
We propose an adaptive non-singular terminal sliding-mode control for the fast finite-time convergence (FANTSMC) in robot manipulator. The proposed FANTSMC approach is developed to be applied without singularity in robot manipulator, which has a new pole-placement control with the non-singular terminal sliding variable while generating the desirable control torque. Moreover, the switching gain is designed to suppress the time-delayed estimation error appropriately, which aims at providing the high robust tracking performance. Also, the proposed one employs one-sample delayed information to cancel out the system uncertainties and disturbances. For these reasons, it offers strong attraction within the finite time. It is shown that the tracking performance of the proposed FANTSMC approach is guaranteed to be uniformly ultimately bounded through the Lyapunov stability. The effectiveness of the proposed FANTSMC approach is illustrated in simulations, which is compared with that of the up-to-date control approach.
The Automation and Control Group at the University of Brasilia is developing an automatic welding station based on an industrial robot and a controllable welding machine. Several techniques were applied in order to improve the quality of the welding joints. This paper deals with the implementation of a laser-based computer vision system to guide the robotic manipulator during the welding process. Currently the robot is taught to follow a prescribed trajectory which is recorded a repeated over and over relying on the repeatability specification from the robot manufacturer. The objective of the computer vision system is monitoring the actual trajectory followed by the welding torch and to evaluate deviations from the desired trajectory. The position errors then being transfer to a control algorithm in order to actuate the robotic manipulator and cancel the trajectory errors. The computer vision systems consists of a CCD camera attached to the welding torch, a laser emitting diode circuit, a PC computer-based frame grabber card, and a computer vision algorithm. The laser circuit establishes a sharp luminous reference line which images are captured through the video camera. The raw image data is then digitized and stored in the frame grabber card for further processing using specifically written algorithms. These image-processing algorithms give the actual welding path, the relative position between the pieces and the required corrections. Two case studies are considered: the first is the joining of two flat metal pieces; and the second is concerned with joining a cylindrical-shape piece to a flat surface. An implementation of this computer vision system using parallel computer processing is being studied.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.19
no.4
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pp.175-184
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2024
This research addresses the problem of robot localization in corridor environments using LiDAR (Light Detection and Ranging). Due to the rank deficiency problem in scan matching with LiDAR alone, the accuracy of robot localization may degenerate seriously. This paper proposes an adaptive sampling-based particle filtering method using depth sensors to overcome the rank deficiency problem. The increase in the sample size in particle filters can be considered to solve the problem. But, it may cause much computation cost. In the proposed method, the sample size of the particle set in the proposed method is adjusted adaptively to the confidence of depth sensor data. The performance of the proposed method was test by real experiments in various environments. The experimental results showed that the proposed method was capable of reducing the estimation errors and more accurate than the conventional method.
Interest about social security has recently increased in favor of safety for infrastructure. In addition, advances in computer vision and pattern recognition research are leading to video-based surveillance systems with improved scene analysis capabilities. However, such video surveillance systems, which are controlled by human operators, cannot actively cope with dynamic and anomalous events, such as having an invader in the corporate, commercial, or public sectors. For this reason, intelligent surveillance systems are increasingly needed to provide active social security services. In this study, we propose a core technique for intelligent surveillance system that is based on swarm robot technology. We present techniques for invader enclosing using swarm robots based on multiple distributed object environment. The proposed methods are composed of three main stages: location estimation of the object, specified object tracking, and decision of the cooperative behavior of the swarm robots. By using particle filter, object tracking and location estimation procedures are performed and a specified enclosing point for the swarm robots is located on the interactive positions in their coordinate system. Furthermore, the cooperative behaviors of the swarm robots are determined via the result of path navigation based on the combination of potential field and wall-following methods. The results of each stage are combined into the swarm robot-based invader-enclosing technique on multiple distributed object environments. Finally, several simulation results are provided to further discuss and verify the accuracy and effectiveness of the proposed techniques.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.8
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pp.868-874
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2014
This paper proposes a novel mapping algorithm in Omni-directional Vision SLAM based on an obstacle's feature extraction using Lucas-Kanade Optical Flow motion detection and images obtained through fish-eye lenses mounted on robots. Omni-directional image sensors have distortion problems because they use a fish-eye lens or mirror, but it is possible in real time image processing for mobile robots because it measured all information around the robot at one time. In previous Omni-Directional Vision SLAM research, feature points in corrected fisheye images were used but the proposed algorithm corrected only the feature point of the obstacle. We obtained faster processing than previous systems through this process. The core of the proposed algorithm may be summarized as follows: First, we capture instantaneous $360^{\circ}$ panoramic images around a robot through fish-eye lenses which are mounted in the bottom direction. Second, we remove the feature points of the floor surface using a histogram filter, and label the candidates of the obstacle extracted. Third, we estimate the location of obstacles based on motion vectors using LKOF. Finally, it estimates the robot position using an Extended Kalman Filter based on the obstacle position obtained by LKOF and creates a map. We will confirm the reliability of the mapping algorithm using motion estimation based on fisheye images through the comparison between maps obtained using the proposed algorithm and real maps.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.13
no.2
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pp.137-147
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2003
The fuzzy control and implementation of a new three-dimensional(3-D) inverted pendulum system are addressed. In comparison with conventional 1-D and 2-D systems, the 3-D inverted pendulum system is a proper benchmark system to simulate human's control action which includes the up and down motion to stabilize an inverted pendulum. To investigate the characteristics of the 3-D inverted pendulum system and to design of a fuzzy controller, we derive dynamic equations of the mechanism including a 3-axis cartesian robot and an inverted pendulum. We propose a design method of a fuzzy controller of the yaw and pitch angles of an inverted pendulum. In the design, the redundant degree-of-freedom(DOF) of the robot and the constrained workspace are taken into account. The performance of the proposed system is proved by experimental results using a developed PC-based Multi-Motion Control(MMC) board.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.18
no.2
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pp.163-168
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2008
Navigation system based on indoor location estimation is one of the core technologies in mobile robot systems. Wireless sensor network has great potential in the indoor location estimation due to its characteristics such as low power consumption, low cost, and simplicity. In this paper we present an algorithm to estimate the indoor location of mobile robot based on wireless sensor network and fuzzy modeling. ZigBee-based sensor network usually uses RSSI(Received Signal Strength Indication) values to measure the distance between two sensor nodes, which are affected by signal distortion, reflection, channel fading, and path loss. Therefore we need a proper correction method to obtain accurate distance information with RSSI. We develop the fuzzy distance models based on RSSI values and an efficient algorithm to estimate the robot location which applies to the navigation algorithm incorporating the time-varying data of environmental conditions which are received from the wireless sensor network.
In this paper, we will present a deeper look on optimal design methods that are related to path-planning for a mobile robot. To control the motion of a mobile robot in a clustered environment, it's necessary to know a suitable trajectory assuming certain start and goal point. Up to now, there are many literatures that concern optimal path planning for an obstacle avoided mobile robot. Among those literatures, we have chosen 2 novel methods for our further analysis. The first approach [4] is based on HJB(Hamilton-Jacobi-Bellman) equation whose solution is the return-function that helps to generate a shortest path to the goal. The later [5] is called polynomial-path-planning approach, in this method, a shortest polynomial-shape path would become a solution if it was a collision-free path. The camera network plays the role as sensors to generate updated map which locates the static and dynamic objects in the space. Therefore, the exhibition of both path planning and dynamic obstacle avoidance by the updated map would be accomplished simultaneously. As we mentioned before, our research will include the motion control of a true mobile robot on those optimal planned paths which were generated by above algorithms. Base on the kinematic and dynamic simulation results, we can realize the affection of moving speed to the stable of motion on each generated path. Also, we can verify the time-optimal trajectory through velocity tuning. To simplify for our analysis, we assumed the obstacles are cylindrical circular objects with the same size.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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