Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.7
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pp.672-678
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2008
This paper proposes a new rehabilitation robot with upper and lower limb connections for gait training. As humans change a walking speed, their nervous systems adapt muscle activation patterns to modify arm swing for the appropriate frequency. By analyzing this property, we can find a relation between arm swinging and lower limb motions. Thus, the lower limb motion can be controlled by the arm swing for walking speed adaptation according to a patent's intension. This paper deals with the design aspects of the suggested gait rehabilitation robot, including a trajectory planning and a control strategy. The suggested robot is mainly composed of upper limb and lower limb devices, a body support system. The lower limb device consists of a slider device and two 2-dof footpads to allow walking training at uneven and various terrains. The upper limb device consists of an arm swing handle and switches to use as a user input device for walking. The body support system will partially support a patient's weight to allow the upper limb motions. Finally, we showed simulation results for the designed trajectory and controller using a dynamic simulation tool.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.5
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pp.959-967
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1988
In this paper, 2-DOF vehicle suspension system with a semiactive on-off damper was studied for improving the ride comfort. It is known that a nonlinear hydraulic damper, which generates force proportional to the square of the relative velocity, can describe the actual fluid resisting type damper more properly than the traditional viscous damping model. On the other hand, hydraulic damper adoption in analysis makes the system nonlinear and causes difficulties to get the system response. In this work, time domain direct integration method was used to calculate system displacement and acceleration. first of all, the response of the suspension system experiencing a given road profile was optimized by Lagrangian multiplier method within the range of given damping coefficients. The appropriate on-loaf damping values were obtained by averaging the already calculated optimum damping coefficients from Lagrangian techniques. The criterion to control the on-off mechanism was determined by examining the suspension efficiency. It was found that the best out of practically applicable criteria is following the sign (positive and negative) of the multiplication of relative displacement and velocity. Judging from the theoretical calculations, it was proved that the semiactive on-off damper can increase suspension efficiency as much as 8-11% in object function.
The most important job in the container terminal area is to handle the cargo effectively in the limited time. To achieve this object, many strategies have been introduced and applied to. If we consider the automated container terminal, it is necessary that the cargo handling equipments are equipped with more intelligent control systems. From the middle of the 1990's, an automated rail-mounted gantry crane(RMGC) and rubber-tired gantry crane(RTG) have been developed and widely used to handle containers in the yards. Recently, in these cranes, the many equipments like CCD cameras and sensors are mounted to cope with the automated terminal environment. In this paper, we try to support the development of more intelligent automated cranes which make the cargo handling be performed effectively in the yards. For this plant, the modelling, tracking control, anti-sway system design, skew motion suppressing and complicated motion control and suppressing problems must be considered. Especially, in this paper, the system modelling and tracking control approach are discussed. And, we design the tracking control system incorporating an observer based on the 2DOF servo system design approach to obtain the desired state informations. In the case of observer design, a weighted $H_{\infty}$ error bound approach for a state estimator is considered. Based on an algebraic Riccati equation(inequality) approach, a necessary and sufficient condition for the existence of a full-order estimator which satisfies the weighted $H_{\infty}$ error bound is introduced. Where, the condition for existence of the estimator is denoted by a Linear Matrix Inequality(LMI) which gives an optimized solution and observer gain. Based on this result, we apply it to the tracking control system design for the transfer crane.
Kim Ki-Hyun;Gweon Dae-Gab;Choi Young-Man;Kim Dong-Min;Nam Byoung-Uk;Lee Suk-Won;Lee Moon-Gu
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.5
s.170
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pp.103-112
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2005
This paper presents one-axis high precision scanning system and illustrates the design of modified $X-Y-{\theta}$ stage as a tracker using VCM and commercialized air bearings for it. The scanning system for 100nm resolution is composed of the 3-axis stage and one axis long stroke linear motor stage as a follower. In this study a previous proposed and presented structure of VCM for the fine stage is modified. The tracker has 3 DOF($X-Y-{\theta}$ motions by four VCM actuators which are located on the same plane. So 4 actuating forces are suggested and designed to create least pitch and roll motions. This article will show about the design especially about optimal design. The design focus of this fine stage is to have high acceleration to accomplish high throughput. The optimal design of maximizing acceleration is performed in restrained size. The most sensitive constraint of this optimal design is heat dissipation of coil. There are 5 design variables. Because the relationship between design variables and system parameters are quite complicated, it is very difficult to set design variables manually. Due to it, computer based optimal design procedure using MATLAB is used. Then, this paper also describes the procedures of selecting design variables for the optimal design and a mathematical formulation of the optimization problem. Based on the solution of the optimization problem, the final design of the stage is also presented. The results can be verified by MAXWELL. The designed stage has the acceleration of about 5 $m/s^{2}$ with 40kg total mass including wafer chuck and interferometer mirror. And the temperature of coil is increased $50^{\circ}C$. In addition, the tracker is controlled by high precision controller system with HP interferometer for it and linear scaler for the follower. At that time, the scanning system has high precision resolution about 5nm and scanning resolution about 40nm in 25mm/s constant speed
Multi-Axial Testing System (MATS) is a 6-DOF loading system located at National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE) in Taiwan for advanced seismic testing of structural components or sub-assemblages. MATS was designed and constructed for a large variety of structural testing, especially for the specimens that require to be subjected to vertical and longitudinal loading simultaneously, such as reinforced concrete columns and lead rubber bearings. Functionally, MATS consists of a high strength self-reacting frame, a rigid platen, and a large number of servo-hydraulic actuators. The high strength self-reacting frame is composed of two post-tensioned A-shape reinforced concrete frames interconnected by a steel-and-concrete composite cross beam and a reinforced concrete reacting base. The specimen can be anchored between the top cross beam and the bottom rigid platen within a 5-meter high and 3.25-meter wide clear space. In addition to the longitudinal horizontal actuators that can be installed for various configurations, a total number of 13 servo-hydraulic actuators are connected to the rigid platen. Degree-of-freedom control of the rigid platen can be achieved by driving these actuators commanded by a digital controller. The specification and information of MATS in detail are described in this paper, providing the users with a technical point of view on the design, application, and limitation of MATS. Finally, future potential application employing advanced experimental technology is also presented in this paper.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.21
no.2
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pp.60-71
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2017
A trajectory analysis program is developed using a 3DOF trajectory model for the performance analysis of geostationary launch vehicles by system options. Launch trajectory and the performance of injection at GTO was estimated using this program for several propellant options, engine types, number of engines and the location of launch site. Results of the analysis presents that the possibility of mission accomplishment by several design options using domestic launch sites and the development direction of GEO launch vehicles.
In this paper, we develop an anti-sway control in proposed techniques for an ATC system. The developed algorithm is to build the optimal path of container motion and to calculate an anti-collision path for collision avoidance in its movement to the finial coordinate. Moreover, in order to show the effectiveness in this research, we compared NNP PID controller to be tuning parameters of controller using NN with 2 DOF PID controller. The simulation and experimental results show that the proposed control scheme guarantees performances, trolley position, sway angle and settling time in NNP PID controller than other controller. As the results in this paper, the application of NNP PID controller is analyzed to have robustness about disturbance which is wind of fixed pattern in the yard. Accordingly, the proposed algorithm in this study can be readily used for industrial applications.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.2
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pp.260-270
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1994
With the prevalent use of robot, the interests in moving speed of robot have been increasing for the purpose of upgrading performance of production. But the faster robot manipulator moves, the worse working accuracies are. And mechanical vibration is more and more serious with the increment of the moving speed of robot. So, the study on the cause and control method of robot vibration is one of the points of issue in robotics. This paper focuses on the vibration of 3 DOF parallel link drive mechanism robot. We assume that links of robot manipulator are `rigid' and joints are `flexible elements'. Governing equations of robot system including controller, servo amplifier, D.C servo motor, transmission with elasticity, and manipulator dynamics are derived. On the basis of modelling, we define `controller stiffness' by the proportional gain of controller and `stiffness of transmission'. Numerical and experimental research is performed to study vibration phenomena of robot induced from the variation of these two defined stiffnesses, and its results are shown.
Lakshmanan, N.;Gopalakrishnan, N.;Rama Rao, G.V.;Sathish kumar, K.
Geomechanics and Engineering
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v.1
no.2
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pp.121-142
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2009
The paper deals with the applications of spectral finite element method to the dynamic analysis of framed foundations supporting high speed machines. Comparative performance of approximate dynamic stiffness methods formulated using static stiffness and lumped or consistent or average mass matrices with the exact spectral finite element for a three dimensional Euler-Bernoulli beam element is presented. The convergence of response computed using mode superposition method with the appropriate dynamic stiffness method as the number of modes increase is illustrated. Frequency proportional discretisation level required for mode superposition and approximate dynamic stiffness methods is outlined. It is reiterated that the results of exact dynamic stiffness method are invariant with reference to the discretisation level. The Eigen-frequencies of the system are evaluated using William-Wittrick algorithm and Sturm number generation in the $LDL^T$ decomposition of the real part of the dynamic stiffness matrix, as they cannot be explicitly evaluated. Major's method for dynamic analysis of machine supporting structures is modified and the plane frames are replaced with springs of exact dynamic stiffness and dynamically flexible longitudinal frames. Results of the analysis are compared with exact values. The possible simplifications that could be introduced for a typical machine induced excitation on a framed structure are illustrated and the developed program is modified to account for dynamic constraint equations with a master slave degree of freedom (DOF) option.
Kim, Sung-Soo;Lee, Dong-Youm;Kwon, Jeong-Joo;Park, Sung-Ho
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.4
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pp.359-365
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2011
A mobile surveillance robot is defined as a surveillance robot system that is mounted on a mobile platform and is used to protect public areas such as airports or harbors from invaders. The mobile surveillance robot that is mounted on a mobile platform consists of a gun module, a camera system module, an embedded control system, and AHRS (Attitude and Heading Reference System). It has two axis control systems for controlling its elevation and azimuth. In order to obtain stable images for targeting invaders, this system requires a stabilizer to compensate any disturbance due to vehicle motion. In this study, a virtual model of a mobile surveillance robot has been created and ADAMS/Matlab simulations have been performed to verify the suitability of the proposed stabilization algorithm. Further, the suitability of the stabilization algorithm has also been verified using a mock-up of the mobile surveillance robot and a 6-DOF (Degree Of Freedom) motion simulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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