• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.3873-3879
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• 2010

서비스 로봇은 사람이 생활하는 환경에서 동작한다. 이런 환경에서는 일반적인 휠베이스 모빌러티(Mobility) 방식의 이동로봇은 동적인 장애물과 정적인 장애물에 둘러싸여 있으므로 로봇의 움직임에 있어 자유로운 주행에 제약을 받게 된다. 이것은 소위 비홀로노믹(Non-Holonomic) 시스템 특성으로 주행 중인 이동로봇은 장애물을 만나면 별도의 조향장치를 사용하거나 차동 휠 구조 로봇의 회전 과정을 수행한 후 이동하고자 하는 방향으로 진행할 수 있다. 이런 장애물을 신속하게 회피하려면 홀로노믹(Holonomic) 시스템 특성이 필요하다. 홀로노믹 시스템은 별다른 회전과정 없이 단순히 좌우로 이동만 하면 된다. 이러한 특성으로 민첩하게 주행할 수 있고 좁은 공간에서 비홀로노믹 로봇보다 효율적이고 자유로운 주행이 가능하다. 그러므로 본 논문에서는 세 개의 옴니휠(Omni-wheels)을 사용한 홀로노믹 이동로봇 시스템을 개발한다. 세 개의 옴니휠을 사용한 이동로봇의 동역학과 모터 비선형 운동방정식을 고려한 정밀한 비선형 동역학 모델을 유도하여 제시한다. 유도된 식을 통해 각각의 모터 속도를 계산하고. 기본 속도제어기로는 PID방식을 사용한다. 그런데, 옴니휠을 이용한 홀로노믹 이동로봇의 추적제어는 정확한 방위각 센싱 데이터와 기준값(Reference Value)을 필요로 한다. 방위각 센싱은 부정확성과 불확실성(Uncertainty)을 갖는다. 부정확성은 센서 시스템의 노이즈와 얼라이어싱(Aliasing)으로 인하여 발생하고, 불확실성은 모바일 로봇의 왜란(Disturbance)과 미끄러짐(Slip)으로 발생한다. 본 논문에서는 퍼지 논리 추론에 의한 퍼지 방위각 추정기(Estimator)를 개발하여 방위각 제어의 새로운 개념을 제시한다. 끝으로, 퍼지 방위각 추정을 이용한 세 개의 전 방향 바퀴 구조의 이동로봇이 실시간으로 제어되는 실험을 통하여 이동로봇 시스템의 성능을 분석한다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.696-703
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• 2005

Since most autonomous mobile robots are powered by a battery, it is important to increase the continuous operating time without recharging. This can be achieved by improving the energy efficiency of a mobile robot, but little research on energy efficiency has been performed. This paper proposes two methods for improving the energy efficiency of an omnidirectional mobile robot.. One method is to realize a continuously variable transmission (CVT) by adopting the mechanism of steerable omnidirectional wheels. The other is the proposed steering algorithm in which wheel arrangement of the mobile robot is continuously adjusted so as to obtain the maximum energy efficiency of the motors during navigation. In addition, new omnidirectional wheels which can be transformed to the conventional wheels depending on the driving conditions are proposed to compensate for less efficient omnidirectional drive mode. Various tests show that motion control of the OMR-SOW works satisfactorily and the proposed steering algorithm for CVT can provide higher energy efficiency than the algorithm using a fixed steering angle. In addition, it is shown that the differential drive mode can give better energy efficiency than the omnidirectional drive mode.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.95-101
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• 2015

In this paper, we develop a sliding mode control for steering wheel angle control based on torque overlay in order to resolve the problem of previous methods for Electric Power Steering (EPS) systems in the Lane Keeping System (LKS) of autonomous vehicles. For the controller design, we propose a 2nd order model of the electric power steering system in an autonomous LKS. The desired state model is designed to prevent a rapid change of the steering wheel angle. The sliding mode steering wheel angle controller is developed for the robustness of the disturbance. Since the proposed method is designed based on torque overlay, torque integration with basic functions of the EPS system for the steering wheel angle control is available for the driver's convenience. The performance of the proposed method was validated via experiments.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능시스템학회 2008년도 춘계학술대회 학술발표회 논문집
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• pp.67-70
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• 2008

본 논문에서는 자계표식기반 안내시스템을 이용한 차량의 무인주행을 제안한다. 자계기반 안내시스템에서 가장 중요한 것은 자계도로상의 자석의 위치예측이다. 자석의 위치를 예측하기 위하여 자석과 센서의 상관관계를 해석하여 도로에 매설된 자석의 위치를 검출하기 위한 배열형 자계표식위치인식센서를 개발하였다. 또한 자동모드와 수동모드의 동작을 위해 스텝모터를 이용한 조향제어장치를 개발하였다. 자율주행 실험을 위해 자계기반 자계도로를 구성하였다. 그리고 로봇형 차량을 자계도로에서 실험을 통해 실용성을 입증하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.795-800
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• 2008

The paper presents research for the established experiment environment of multi vehicle robot, localization algorithm that is based on vehicle control, and path tracking. The established experiment environment consists of ultrasonic positioning system, vehicle robot, server and wireless module. Ultrasonic positioning system measures positioning for using ultrasonic sensor and generates many errors because of the influence of environment such as a reflection of wall. For a solution of this fact, localization algorithm is proposed to determine a location using vehicle kinematics and selection of a reliable location data. And path tracking algorithm is proposed to apply localization algorithm and LOS, finally, that algorithms are verified via simulation and experimental

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1299-1304
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• 2014

본 논문은 바퀴구동 로봇을 이용한 농업용 자동 호스 릴 장치 개발에 대한 연구이다. 다양한 농작업 중에서 방제는 농작물의 생육과 직결되는 중요한 작업이다. 이에 본 연구에서는 공급 호스에 대한 자동화를 위하여 바퀴 구동 로봇을 이용하여 구동이 가능하고 장력 검출을 통하여 공급 호스가 자동으로 풀리고 감길 수 있는 시스템을 개발하였다. 바퀴 구동 로봇에 대한 조향 성능에 대한 기구학적인 해석을 통하여 협소한 농장에서도 원활한 동작이 가능한 형태를 고안하였으며, 시뮬레이션을 통하여 이를 검증하였다. 자동 호스 공급 장치의 정밀도를 높이기 위하여 호스에 걸리는 장력을 검출하는 방식과 호스의 정렬을 위한 기구를 고안하였다. 개발되어진 시스템에 대한 성능평가와 농장에서의 평가를 실시하였다. 개발되어진 시스템은 최고 주행 속도 2.5m/s, 주행 정밀도 ${\pm}0.18^{\circ}$ 그리고 주행 안전 속도 2m/s를 갖는다. 개발되어진 시스템은 농업 인구의 고령화 및 인력 부족에 도움이 될 것으로 판단되어진다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제8권9호
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• pp.747-756
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• 2002

The automatic steering system for unmanned vehicle was developed. The magnet and MR (Magnetoresistive) sensors are used for the tue detecting system. The lateral distance between sensor and the center line of the road is determined by the linearization of the distance according to the output. The PD control theory is used for the design of the controller to compare with $H_\infty$ control theory. The $H_\infty$ control theory is used for the design of the controller to reduce the disturbance. The performance of the PD controller and $H_\infty$ controller is compared in simulations and tests. The PD controller is easy to tune in the test site. The $H_\infty$ controller is robust far the disturbances in the test results.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.942-949
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• 2014

In this paper, a new steering system for a self-balancing electric scooter is proposed with an intuitive steering command input method, where the steering command is generated from the rider's motion of shifting body to move the center of gravity toward the rotational direction. For the purpose, weight distributions on the rider's feet are measured using force sensors placed beneath the rider's feet, and the difference is applied to a steering control system. Stability of the steering system and resultant radius of gyration is investigated by modeling the steering system in consideration of the rider's motion and centrifugal force. The proposed steering system is applied to experiments, and the results are presented to prove the validity of the proposed method.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권1호
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• pp.118-123
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• 2000

Most quadruped walking robots under current research are individually controlling every joint ic make them step or walk according to an integrated strategy. Such methods are characterized by at least one pair of an actuator and a sensor installed per each 'oint so that the robots weigh execssively and move inefficiently in terms of energy expenditure. In addition, the task of controlling all the joints simultaneously is quite complex and prone to destabilize the robot motion. These respects keep the existing walking robots away from realistic applications such as transportation even if they have potentially, outstanding adaptability to swamps or uneven terrains as opposed to wheeled vehicles. So, this paper presents a new conceptual quadruped robot developed to walk and steer only with a minimal number of actuators owing to a closed-chain mechanism. To prove its actual performance including the adaptability to various types of terrains. experiments are done with the mammal-type prototype. And. it is also shown that the same concept can be easily extended to carry out different gait forms. for instance, that of spiders only with minor modifications.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.86-92
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• 2009

A driver-vehicle model means the integrated dynamic model that is able to estimate the steering wheel angle from the driver's desired path based on the dynamic characteristics of the driver and vehicle. Autonomous driving robot for factory automation has individual four-wheels which are driven by electronic motors. In this paper, the dynamic characteristics of several four-wheel steering systems with the simultaneously steerable front and rear wheels are investigated and compared by means of the driver-vehicle model. A diver-vehicle model is proposed by using the PID control to velocity and trajectory of control autonomous driving robot. To determine the optimum speed of a autonomous driving robot, steady-state circle simulation is carried out with the ADAMS program and MATLAB control model.