Mapping is a fundamental element for robotic services. There are available many types of map data representation such as grid map, metric map, topology map, etc. As more robots are deployed for services, more chances of exchanging map data among the robots emerge and standardization of map data representation (MDR) becomes more valuable. Currently, activities in developing MDR standard are underway in IEEE Robotics and Automation Society. The MDR standard is for a common representation and encoding of the two-dimensional map data used for navigation by mobile robots. The standard focuses on interchange of map data among components and systems, particularly those that may be supplied by different vendors. This paper aims to introduce MDR standard and its application to map merging. We have applied the basic structure of the MDR standard to a grid map and Voronoi graph as a kind of topology map and performed map merging between two different maps. Simulation results show that the proposed MDR is suitable for map data exchange among robots.
The sensors employed in the robotic are welding system must detect the changes in weld characteristics and produce the output that is in some way related to the change being detected. Such adaptive systems, which synchronise the robot arm and eyes using a primitive brain will form the basis for the development of robotic GMA(Gas Metal Arc) welding which increasingly higher levels of artificial intelligence. The objective of this paper is to realize the mapping characteristics of bead height through learning. After learning, the neural estimation can estimate the bead height desired from the learning mapping characteristic. The design parameters of the neural network estimator(the number of hidden layers and the number of nodes in a layer) are chosen from an estimation error analysis. A series of bead of bead-on-plate GMA welding experiments was carried out in order to verify the performance of the neural network estimator. The experimental results show that the proposed neural network estimator can predict the bead height with reasonable accuracy and guarantee the uniform weld quality.
Kim, Jong Hyeong;Kim, Hyung-jik;Jung, Jae Nam;Jang, Dong-hee;Kwon, Hyuk-dong
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.26
no.2
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pp.230-237
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2017
Various drones have extended application area very fast. In this paper, we define two contradictions in designing a portable-size drone by using TRIZ technique. The first is a physical contradiction between high rigidity and good portability, and the second is a technical contradiction between high stability and good portability. Through TRIZ technique, six design principles, which guide direction for optimal design, were driven. Consequently, an umbrella mechanism and design criteria were proposed for a portable-size drone. Detail design is verified through finite element method. Test results for the portable-size prototype drone show good performance, and prove its usefulness to be equivalent to a general full-size drone.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.10
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pp.882-889
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2008
A humanoid is a robot with its overall appearance based on that of the human body. When the humanoid moves or walks, dynamic forces act on the body structure. Although the humanoid keeps the balance by using a precise control, the dynamic forces generate unexpected deformation or vibration and cause difficulties on the control. Generally, the structure of the humanoid is designed by the designer's experience and intuition. Then the structure can be excessively heavy or fragile. A humanoid design scenario for a systematic design is proposed to reduce the weight of the structure while sufficient strength is kept. Lower parts of the humanoid are selected to apply the proposed design scenario. Multi-body dynamics is employed to calculate the external dynamic forces on the parts and structural optimization is carried out to design the lower parts. Because structural optimization using dynamic forces directly is fairly difficult, linear dynamic response structural optimization using equivalent static loads is utilized. Topology and shape optimizations are adopted for two steps of initial and detailed designs, respectively. Various commercial software systems are used for analysis and optimization. Improved designs are obtained and the design results are discussed.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.8
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pp.3136-3150
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2015
A vision-based 3D tracking of articulated human hand is one of the major issues in the applications of human computer interactions and understanding the control of robot hand. This paper presents an improved approach for tracking and recovering the 3D position and orientation of a human hand using the Kinect sensor. The basic idea of the proposed method is to solve an optimization problem that minimizes the discrepancy in 3D shape between an actual hand observed by Kinect and a hypothesized 3D hand model. Since each of the 3D hand pose has 23 degrees of freedom, the hand articulation tracking needs computational excessive burden in minimizing the 3D shape discrepancy between an observed hand and a 3D hand model. For this, we first created a 3D hand model which represents the hand with 17 different parts. Secondly, Random Forest classifier was trained on the synthetic depth images generated by animating the developed 3D hand model, which was then used for Haar-like feature-based classification rather than performing per-pixel classification. Classification results were used for estimating the joint positions for the hand skeleton. Through the experiment, we were able to prove that the proposed method showed improvement rates in hand part recognition and a performance of 20-30 fps. The results confirmed its practical use in classifying hand area and successfully tracked and recovered the 3D hand pose in a real time fashion.
Kim, Jung-Yeon;Cha, Ye-Rin;Lee, Sang-Heon;Jung, Bong-Keun
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.2
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pp.1201-1216
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2017
In this study, we described the development of a methodology to measure tip-pinch strength on the paretic hand rehabilitation device and aimed to investigate reliability of the device. FSR sensors were embedded on the device, and tip pinch strength was estimated with data collected from the sensors using a developed equation while participants were demonstrating tip pinch. Reliability tests included inter-rater, test-retest, and inter-instrument reliability. B&L Engineering pinch gauge was utilized for the comparison. Thirty-seven healthy students participated in the experiment. Both inter-rater and test-retest reliability were excellent as Intraclass Correlation Coefficients (ICCs) were greater than 0.9 (p<0.01). There were no statistically significant differences in tip-pinch strengths. Inter-instrument reliability analysis confirmed good correlation between the two instruments (r = 0.88, p < 0.01). The findings of this study suggest that the two instruments are not interchangeable. However, the tip-pinch mechanism used in the paretic hand rehabilitation device is reliable that can be used to evaluate tip pinch strength in clinical environment and can provides a parameter that monitors changes in the hand functions.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.54
no.3
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pp.156-165
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2005
Human being recognizes the physical world by integrating a great variety of sensory inputs, the information acquired by their own action, and their knowledge of the world using hierarchically parallel-distributed mechanism. In this paper, authors propose the sensor fusion system that can recognize multiple 3D objects from 2D projection images and tactile informations. The proposed system focuses on improving recognition performance of 3D objects. Unlike the conventional object recognition system that uses image sensor alone, the proposed method uses tactual sensors in addition to visual sensor. Neural network is used to fuse the two sensory signals. Tactual signals are obtained from the reaction force of the pressure sensors at the fingertips when unknown objects are grasped by four-fingered robot hand. The experiment evaluates the recognition rate and the number of learning iterations of various objects. The merits of the proposed systems are not only the high performance of the learning ability but also the reliability of the system with tactual information for recognizing various objects even though the visual sensory signals get defects. The experimental results show that the proposed system can improve recognition rate and reduce teeming time. These results verify the effectiveness of the proposed sensor fusion system as recognition scheme for 3D objects.
As an adaptive control function generator, the CMAC (Cerebellar Model Arithmetic or Articulated Controller) based learning control has drawn a great attention to realize a rather robust real-time manipulator control under the various uncertainties. There remain, however, inherent problems to be solved in the CMAC application to robot motion control or perception of sensory information. To apply the CMAC to the various unmodeled or modeled systems more efficiently, it is necessary to analyze the effects of the CMAC control parameters on the trained net. Although the CMAC control parameters such as size of the quantizing block, learning gain, input offset, and ranges of input variables play a key role in the learning performance and system memory requirement, these have not been fully investigated yet. These parameters should be determined, of course, considering the shape of the desired function to be trained and learning algorithms applied. In this paper, the interrelation of these parameters with learning performance is investigated under the basic learning schemes presented by authors. Since an analytic approach only seems to be very difficult and even impossible for this purpose, various simulations have been performed with pre specified functions and their results were analyzed. A general step following design guide was set up according to the various simulation results.
Since product design strongly depends on the experience and ability of the designers, and a long lead time is required for the product design stage, introducing a support system related to this experience and ability is an effective technique to reduce the lead time. In this paper, an information system is developed to support the development of engineering mechanisms with the evaluation of the assembly process on the basis of the abstract functions required for new products. The developed system is based on a database system involving the following data structure: (1) a hierarchical structure related to information about the product functions, (2) the relationship between the parts and engineering functions and/or mechanisms of products, and (3) the relationship between the parts and manufacturing characteristics. The system stores the relationships between the product functions, structure of parts, and assembly characteristics. This information can then be interactively retrieved using the data structure described in (1), (2), and (3). A procedure for designing new products is proposed that involves using the information about existing products. This paper presents the characteristics of the proposed procedure and the developed information system. In addition, a case study of the redesign of a simple structured robot by using the proposed procedure is discussed.
Kim, Jae-Hoon;Kim, Seung-Ho;Kim, Dae-Sik;Park, Kang-Sik;Lee, Heung-Ho;Han, Sang-Ok
Proceedings of the KIEE Conference
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2005.07e
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pp.118-120
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2005
Nowadays, economical and social environments are changing to the type of an advanced country for development of techniques in power industry. So most of workers are recently avoiding the 3D works and asking for safety of working environment, etc. in highly dangerous parts such as hot line working on distribution lines, especially. Therefore, most advanced countries are using the support-arm or robotic systems on distribution line works for securing the construction reliability, economical feasibility and protection of linemen from the electric shock and so forth. In special Japanese electric power companies are using the robotic system named manipulator. In Korea, a support-arm has been developed for safety and facility in live working on distribution lines but not widely supplied. In this paper we will introduce development cases of support arm and manipulator robot for live working on distribution lines.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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