This paper introduces robust trajectory planner for obstacle and singularity avoidance in a nonresonant robot manipulator. In this work, we propose new trajectory generator in cartesian space by use of Bezier function. Also, SR-inverse is used for obstacle and singularity avoidance of nonredundant robot. This result is verified with 3-D simulator which has been developed to examine the effectiveness of the suggested method.
본 논문은 시스템 운동학적 자유보다도 많은 수의 input을 사용하여 비선형 구속조건을 갖는 메 카니즘의 정역학적 평형을 유지시키는 경우와 같이 일반 로봇 시스템의 협력 작업시 일어나는 antagonistic stiffness를 연구하였다. 이러한 antagonistic 상황은 coordinations of multiple manipulators, multi-fingered end-efector, walking machine, 그리고 인간의 움직임등을 포함하는 많은 로봇 시스템의 작동시에 일어난다. Antagonism으로 야기되는 stiffness는 이러한 시스템의 특성을 파악하는 좋은 척도 가 될 수 있다. Antagonistic stiffness의 개념은 시스템을 구성하는 강체들의 상대 변위의 함수로 얻어 지기 때문에 바강체들이 변형하는 특성을 나타내는 structural stiffness와는 구별된다. 따라서 이 개념은 여유입력들에 의해 얻어지는 시스템의 effective stiffness로 해석될 수 있고, 일반 로봇 mechanism의 개 경로 안정도의 척도로 이용될 수 있으며 목적에 따라서 stiffness의 제어가 가능한 비선형 spring을 만 드는 데에도 응용이 가능하다. 본 논문에서는 antagonism이 일어나는 몇가지 상황에서의 stiffness 특성 과 개경로 안정성 조건등을 해석적, 기하학적 관점에서 다루었다.
When the aircraft is developed, several flight tests are performed including stability and controllability, performance and systems, above all the most important part of the flight test is stability test. Stability test is divided into two parts, static stability and dynamic stability. Static stability of the aircraft is typically defined in terms of its initial tendency to return to equilibrium after a disturbance and not included time concept. One of static stability, longitudinal static stability, was addressed here. The longitudinal static stability was studied from the basic theory to the flight test method and also explained data reduction method throughout the flight test. Finally showed how to meet the specifications such as ROC, FAR and MIL-specifications.
Several figures representing velocity transmission from joint space to task space are analyzed and compared with each other. The figures include velocity ellipsoid derived from Jacobian matrix, scaled velocity ellipsoid derived from normalized joint velocities, polytope derived by numerical scaling, and polytopes derived by linear combinations of Jacobian column vectors. The results show that the optimal directions given by the measures are not the same and the conventional velocity ellipsoid is not good choice as optimization measure as far as the moving direction is concerned. Simulation examples for 3 d.o.f. redundant robot manipulators in 2-dimensional task space are given for comparison study.
For on-line trajectory planning such as teleoperation it is desirable to keep good manipulability of the robot manipulators since the motion command is not given in advance. To keep good manipulability means the capability of moving any arbitrary directions of task space. An optimization process with different manipulability measures are performed and compared for a redundant robot system moving in 2-dimensional task space, and gives results that the conventional manipulability ellipsoid based on the Jacobian matrix is not good choice as far as the optimal direction of motion is concerned.
A new approach based on artificial potential function is proposed for the obstacle avoidance of redundant manipulators. Unlike the so-called "global" path planning method, which requires expensive computation for the path search before the manipulator starts to move, this new approach, "local" path planning, researches the path in real-time using the local distance information. Previous use of artificial potential function has exhibited local minima in some complex environments. This thesis proposes a potential function that has no local minima even for a cluttered environment. This potential function has been implemented for the collision avoidance of a redundant robot in Simulation. The simulation also employ an algorithm that eliminates collisions with obstacles by calculating the repulsive potential exerted on links, based on the shortest distance to object.
An efficient sequential computation algorithm of kinematic optimal control is suggested for redundancy resolution of freefloating manipulators. Utilization of minimum principle usually requires involved and tedious procedure of differentiation of Hamiltonian. Due to the constraints of momentum conservation, it is not easy to get exact differential equations of boundary value problem for even relatively simple free-floating manipulator models. To overcome this difficulty, we developed an effective sequential algorithm for the computation of terms appeared in the differential equations. The usefulness of suggested approach is verified by simulation of a planar 3-joints free-floating manipulator.
In this paper, redundancy resolution of UVMS (underwater vehicle-manipulate. system) is addressed. In general, UVMS has redundant DOFs (degrees of freedom) as many as DOFs of manipulator and these redundant DOFs can be used to optimize the configuration of UVMS while satisfying given tasks. We propose a performance index for redundancy resolution which minimizes the restoring moments of UVMS. The restoring moment can cause unintentional change of poses of UVMS. If the restoring moments remain small, control effort for keeping the poses of UVMS decreases. This means that energy consumption can be reduced by minimizing the restoring moments during conducting tasks. Proposed performance measure is optimized by gradient projection method. Generated trajectories by this redundancy resolution are tracked by robust PID controller. Numerical simulations are presented to demonstrate performance of the proposed algorithm.
A kinematic control for redundant manipulators is consisdered. An efficient computation method is proposed to determine the joint variable solutions for a given Cartesian path of the end effector. In the proposed method, the Jacobian matrix and its pseudoinverse matrix are calculated intermittently only when the errors exceed the prescribed tolerance. Thereby, the computational burdens are greatly reduced, and at the same time, the errors are maintained within a tolerable range. To show the effectiveness of the mehtod, the result of the simulation is provided in which the redundancy of the manipulator is resolved to avoid the singularity.
It is well-known that the redundancy can be exploited to avoid the singular regions of the redundant manipulators by increasing the manipulability. The method, however, requires excessive energy and gives rather large tracking errors since the manipulability is increased rapidly so that the manipulator avoids the singular region quickly. In this paper, a new method is proposed in which the increasing speed of the manipulability is confined to a certain bound. Therefore, in the proposed method, the movement energy and the tracking errors are reduced. The computer simulation studies are performed to show the validity of the method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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