• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 1993.07a
• /
• pp.399-402
• /
• 1993

In this paper, an inverse kinematics of redundant manipulators is proposed. Optimality-constraint based inverse kinematic algorithms have some problems because those algorithms are based on necessary conditions for optimality. Among the problems, switching from a maximum value to a minimum value may occur and make an inverse kinematic solution unstable while performing a given task. An inverse kinematic solution for protecting from the switchings is suggested. By sufficient conditions for optimality, the configuration space is defined as a set of regions, potentially good configuration region and potentially bad configuration region. Inverse kinematics solution within potentially good configuration region can provide joint trajectories without both singularities and switchings. Through a simulation of tracing a circle, we show the effectiveness of this inverse kinematics.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
• /
• v.10 no.3
• /
• pp.161-172
• /
• 2007

This article suggests an inverse kinematics analysis of a two degree of freedom spatial parallel motion simulator and design methodology of the robust PID controller. The parallel motion simulator consists of a fixed base and a moving frame connected by two serial chains, with each serial chain containing one revolute joint and two passive spherical joint. First, an inverse kinematics problems are solved in order to find the joint variable necessary to bring the end effector to track the desired trajectory. Second, an inverse optimal PID controller is proposed to track trajectories in the face of uncertainty. And the $H_{\infty}$ optimality and robust stability of the closed-loop system is acquired through the PID controller. Finally numerical results show the effectiveness of the PID controller that is designed by square/linear tuning laws.

• Journal of the Korean Society of Industry Convergence
• /
• v.24 no.6_2
• /
• pp.953-959
• /
• 2021

In this paper, the numerical inverse kinematics analysis is presented for a collaborative robot with an offset wrist. Robot manipulators with offset wrist are widely used in industrial applications, due to many advantages over those with wrist center and those with three parallel axes such as simple mechanical design, light weight, and so on. There may not exist a closed-form solution for a robot manipulator with offset wrist. A simple numerical method is applied to solve the inverse kinematics with offset wrist. Singularity is analyzed using Jacobian matrix and the numerical inverse kinematics algorithm is implemented on the real-time controller.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.288-291
• /
• 2022

본 논문은 4족 지능 로봇의 비평탄 지형 극복 기능을 구현하기 위해, 시뮬레이션 환경에서 제공하는 역기구학(Inverse Kinematic)과 개선된 강화 학습 방법(Partially Observable Markov Decision Process)을 분석하여 수립한 알고리즘을 동작 검증을 위한 임베디드 보드(Embedded Board)에 실제 적용하여 보았다. 이 연구를 통해 4족 보행 로봇의 효율적인 지형 극복형 보행 방식 설계 방법을 제안하며, 특히 IMU 센서의 지능적인 균형제어 방법을 평가하고 다양한 통신방식과 서보모터 제어 방식을 실험하고 구현하였다. 또한 모터 가감속 제어를 통해 보다 부드럽고 안정적인 보행을 구현한다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
• /
• v.14 no.1
• /
• pp.69-77
• /
• 1997

본 논문은 금형의 마무리 연마 작업을 로봇을 이용하여 자동화하기 위한 오프라인 프로그래밍 시스템개발을 그 내용으로 하고있다. 3차원 자유곡면 형상을 갖는 금형을 연마하기 위한 로봇 작업 경로를 효율적으로 생성하기 위해서는 기존의 교시 방법이 아닌 CAD시스템과 연계된 시뮬레이션 방식의 자동 경로 생성 방법이 요구된다. 본 연구에서 개발된 금형 연마 작업을 위한 오프라인 프로그래밍 시스템은 연마 작업 시뮬레이션을 위한 기하학적 모델링 기능, 로봇의 작업 공간을 고려한 작업장 배치 기능, 연마 로봇의 효율적인 기구학 해, 3차원 그래픽 시뮬레이션, 3차원 물체간의 충돌 검사 기능 및 유기적인 관계형 데이타 베이스 기능 등으로 구성된다. 본 시스템의 시뮬레이션 결과를 로봇의 위치 보정 과정을 거쳐 로봇 작업 프로그램 으로 변환함으로써 최종적으로 실제 연마 작업이 가능한, 정확하고 안전한 로봇 프로그램을 생성하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.28 no.10
• /
• pp.1574-1582
• /
• 2004

Binary manipulators have recently received much attention due to hyper-redundancy, light weight, good controllability and high reliability. The precise positioning of the manipulator end-effecter requires the use of many modules, which results in a high-dimensional workspace. When the workspace dimension is large, existing inverse kinematics methods such as the Ebert-Uphoff algorithm may require impractically large memory size in determining the binary positions of all actuators. To overcome this limitation, we propose a new inverse kinematics algorithm: the inverse kinematics problem is formulated as an optimization problem using real-valued design variables, The key procedure in this approach is to transform the integer-variable optimization problem to a real-variable optimization problem and to push the real-valued design variables as closely as possible to the permissible binary values. Since the actual optimization is performed in real-valued design variables, the design sensitivity becomes readily available, and the optimization method becomes extremely efficient. Because the proposed formulation is quite general, other design considerations such as operation power minimization can be easily considered.

• Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
• /
• v.4 no.2
• /
• pp.273-279
• /
• 1998

철강석 또는 석탄의 적치장에서는 이들 원석을 퍼내어 용광로로 보내주는 불출기(reclaimer)가 사용되고 있다. 불출기를 자동화하려면 야적파일에 불출용 회전 버킷(bucket)을 자동착지시키는 방법이 요구된다. 본 논문에서는 야적 파일 표면위의 버킷 착지점을 추출하는 방법을 제시한다. 이 방법은 파일의 3차원 형상 검출, 파일의 등고선 추출, 불출기의 역기구학해의 도출 및 착지점 추출 알고리즘으로 이루어진다. 파일의 3차원 형상과 거리를 측정하기 위한 3차원 형상 검출기가 2차원 레이저 검출기에 수평주사(scanning)용 모터를 부착하여 개발하였고, 다 단계의 영상처리를 통해 버킷이 작업할 수 있도록 파일의 작업 등고선을 추출하였다. 불출기가 회전 버킷에 의해 기구학적으로 여유자유도로 이루어 졌음을 보였으며, 역기구학 해를 구하는 방법을 아울러 제시하였다. 그리고 버킷의 착지점을 과부하 방지와 단위 시간당 생산성을 최대화하는 성능기준에 근거하여 구하였다. 또한 개발된 시스템을 제철소 원석 야적장의 불출기에 설치 시험하여 타당성을 입증하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
• /
• v.12 no.5
• /
• pp.149-156
• /
• 1995

본 연구의 목적은 6자유도를 가진 병렬형 메니퓰레이터의 기구학적 해석을 하는데 있다. 일반적인 산업용 로봇의 구조는 링크가 직렬로 연결된 형상을 하고 있으며 이러한 형태는 넓은 작업공간의 확보와 유연성이 뛰어난 장점이 있는 반면에 각 링크의 오차가 메니퓰레이터의 끝단에서 누적되어 나타나게 되고 구동렬이 증가하게 되는 단점을 지니고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 정밀한 위치제어가 필요한 경우에는 병렬형 형태의 링크를 지닌 구조를 사용하고 있다. 병렬형 메니퓰레이터의 역기구학적 해석은 비교적 단순한 데 반하여 정기구학적 해 석은 비선형 방정식의 형태로 나타나며 해석적으로 그 해를 구하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 6자유도를 지닌 병렬형 메니퓰레이터의 기구학적 해석을 수행하였으며 예제를 통하여 검정하였다.

• Journal of the Korea Computer Graphics Society
• /
• v.26 no.3
• /
• pp.9-19
• /
• 2020

With the recent development of various kinds of virtual reality devices, there has been an active research effort to increase the sense of reality by recognizing the physical behavior of users rather than by classical user input methods. Among such devices, the Leap Motion controller recognizes the user's hand gestures and can realistically trace the user's hand in a virtual reality environment. However, manipulating an object in virtual reality using a recognized user's hand often causes the hand to pass through the object, which should not occur in the real world. This study presents a way to build a visual feedback system for enhancing the user's sense of interaction between hands and objects in virtual reality. In virtual reality, the user's hands are examined precisely by using a ray tracing method to see if the virtual object collides with the user's hand, and when any collision occurs, visual feedback is given through the process of reconstructing the user's hand by moving the position of the end of the user's fingers that enter the object through sign distance field and reverse mechanics. This enables realistic interaction in virtual reality in real time.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.18 no.3
• /
• pp.666-672
• /
• 2017

Our research team is developing a 6-DOF manipulator for narrow workspaces in press forming processes, such as placing PEM nuts on the bottom of a chassis. In this paper, kinematic analysis was performed for the position control of the manipulator, along with structural analyses for position accuracy with different payloads. First, the Denavit-Hatenberg (DH) parameters are defined, and then the forward and backward kinematic equations are presented using the DH parameters. The kinematic model was verified by visual simulation using Coppelia Robotics' virtual robot experimentation platform (V-REP). Position accuracy analysis was performed through structural analyses of deflection due to self-weight and deflection under full payload (5 kgf) in fully opened and fully folded states. The maximum generated stress was 22.05 MPa in the link connecting axes 2 and 3, which was confirmed to be structurally safe when considering the materials of the parts.