• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.135-140
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• 2004

본 논문에서는 비 홀로노믹적인 구속조건을 갖는 수중 이동체의 위치 및 자세제어에 관한 제어기법에 대해서 논의한다. 비 홀로노믹 시스템은 적분 불가능한 구속조건으로부터 도출되어지는 시스템으로 연속시간영역의 피트백제어로는 평형점에서의 안정화제어가 불가능한 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 속도의 비 홀로노믹 구속조건을 가지는 수중 이동체에 대하여 체인트폼으로 변환하고 변환된 시스템에 대해 백스테핑 제어기법을 적용하여 자세제어를 행하고 수치시뮬레이션을 통하여 제어기법의 유용성을 평가하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제28권6호
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• pp.469-474
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• 2004

본 논문에서는 비 홀로노믹적인 구속조건을 갖는 수중 이동체의 위치 및 자세제어에 관한 제어기법에 대해서 논의한다. 비 홀로노믹시스템은 적분 불가능한 구속조건으로부터 도출되어지는 시스템으로 연속시간영역의 피드백제어로는 평형점에서의 안정화제어가 불가능한 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 속도의 비 홀로노믹 구속조건을 가지는 수중 이동체에 대하여 체인드폼으로 변환하고 변환된 시스템에 대해 백스테핑 제어기법을 적용하여 자세제어를 행하였으며 수치시뮬레이션을 통하여 제어기법의 유용성을 평가하였다.

• 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.

• 한국컴퓨터산업학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.221-226
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• 2009

폐쇄된 계 내부에서 강체 입자의 회전 운동에는 회전시키는 주체가 되는 몸체와 회전을 당하는 입자로 나눌 수 있다. 이 경우 입자가 몸체에 대해서 구속 될(bounded) 경우 홀로노믹(HOLONOMIC) 시스템으로서 지금까지 동역학에 소개되는 모든 수식이 잘 맞게 해석되고 수식에 의한 구조 또 한 현실과 잘 맞다. 그러나 그 구조가 비흘로노믹 시스템 이면 기존 회전 운동 방정식에서 벗어난다. 본 논문의 목적은 회전 운동 시 홀로노믹 시스템과 비흘로노믹 시스템과의 차이를 장치로 구분 하고 특히 비 홀로노믹 시스템의 현실에서 나타나는 현상을 컴퓨터 시뮬레이션 모델에 수식 화 하는 것이다. 그 수식으로부터 닫힌 회전운동의 질량중심(center of mass) 이동과 외부의 마찰에 대한 갇힌 운동(confined motion)의 표현법을 컴퓨터 그래픽 운동 방법에 응용 할 수 있도록 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.41-46
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• 2004

본 논문에서는 속도 구속조건을 갖는 수중이동체를 초기위치로부터 목적위치에 접안하는 제어기법에 대해서 논의한다. 단, 수중이동 체는 일정방향으로 속도성분을 갖지 않는 즉, 속도구속조건을 가지는 것으로 가정한다. 본 논문에서는 이러한 시스템에 대하여 비 홀로노믹적인 관점에서 시스템을 해석하고 수중이동체를 체인드폼으로 변환한 후 Multi-rate 디지털 제어기법을 적용하여 자세제어를 행하고 수치시뮬레이션을 통하여 제어기법의 유용성을 평가하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제14권7호
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• pp.154-162
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• 1997

본 논문은 구속된 기계 시스템의 운동 제어 설계를 위한 새로운 방법을 제안한다. 구속된 기계 시스템의 운동 제어에는 지금까지 주로 사용되어온 Lagrange의 운동 방정식에 의한 모델링 보다 Udwadia와 Kalaba에 의해 제안된 운동 방정식에 의한 모델링이 더욱 적합함을 보였으며 이는 Holonomic 및 Nonholonomic 구속 조건을 비롯한 대부분의 구속 조건이 포함된다. 문헌에 잘 알려진 두 시스템을 시뮬레이션을 통하여 비교 함으로써 본 논문에 제안된 방법이 보다 우수한 결과를 보여줌을 확인 할 수 있었다. 또한 지금까지 불가능 하였던 비선형 일반 속도(gereralized velocity)를 포함한 구속 조건도 용이하게 제어됨을 보임으로써 광범위한 구속된 기계 시스템의 제어 문제를 통일된 방법으로 접근 할 수 있음을 제시하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제8권12호
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• pp.998-1003
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• 2002

As nonholonomic dynamic systems have constraints imposed on motions that are not integrable, i.e., the constraints cannot be written as time derivatives of some functions of generalized coordinates, advanced techniques are needed for their control. In this paper, a sliding mode tracking control for nonholonomic dynamic systems is proposed. By introducing a general scheme of coordinate transformation, the state of nonholonomic systems is mapped into a bounded space and a robust controller for dynamic models of nonholonomic systems with input disturbances is designed using sliding mode control scheme. Simulation results of tacking control for a nonholonomic mobile robot with two actuated wheels are provided to show the effectiveness of the proposed controller.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.842-847
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• 2008

This paper proposes a new sliding-surface-based tracking control system for nonholonomic mobile robots with disturbance. To design a robust controller, we consider the kinematic model and the dynamic model of mobile robots with disturbance. We also propose a new sliding surface to solve the problem of previous study. That is, since the new sliding surface is composed of differentiable functions unlike the previous study, we can obtain the control law for arbitrary trajectories without any constraints. From the Lyapunov stability theory, we prove that the position tracking errors and the heading direction error converge to zero. Finally, we perform the computer simulations to demonstrate the performance of the proposed control system.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.771-779
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• 2010

This paper presents a method that integrates the geometric path tracking and the obstacle avoidance for nonholonomic mobile robot. The mobile robot follows the path by moving through the turning radius given from the pure pursuit method which is the one of the geometric path tracking methods. And the obstacle generates the obstacle potential, from this potential, the virtual force is obtained. Therefore, the turning radius for avoiding the obstacle is calculated by proportional to the virtual force. By integrating the turning radius for avoiding the obstacle and the turning radius for following the path, the mobile robot follows the path and avoids the obstacle simultaneously. The effectiveness of the proposed method is verified through the real experiments for path tracking only, static obstacle avoidance, dynamic obstacle avoidance.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.5-11
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• 2010

An adaptive formation control approach is proposed for nonhonolomic multiple mobile robots considering unknown slipping and skidding. It is assumed that unknown slipping and skidding effects are bounded by unknown constants. Under this assumption, the adaptive technique is employed to estimate the bounds of unknown slipping and skidding effects of each mobile robot. To deal with the skidding effect included in kinematics, the dynamic surface design approach is applied to design a local controller for each mobile robot. Using Lyapunov stability theorem, the adaptation laws for tuning bounds of slipping and skidding are induced and it is proved that all signals of the closed-loop system are bounded and the tracking errors and the synchronization errors of the path parameters converge to an adjustable neighborhood of the origin. Finally, simulation results are provided to verify the effectiveness of the proposed approach.