This paper introduces a robot called the MRINSPECT V (Multifunctional Robotic crawler for Inpipe in-SPECTion V) for the inspection of pipelines with a nominal 8-in inside diameter. Based on the mechanism of the previous model MRINSPECT IV, we developed a new MRINSPECT V by using the differential driving mechanism, so that just simply controlling the speed of each driving units helps the robot to travel effectively inside the pipelines. Furthermore, the robot uses clutches in transmitting driving power to wheels. This clutch mechanism enables MRINSPECT V to select the suitable driving method according to the shape of pipeline. In this paper, the critical points in design and construction of the proposed robot are described with the preliminary results to provide good mobility and increase the efficiency.
This paper proposes a mobile robot platform for education that can experiment with various autonomous driving algorithms such as obstacle avoidance and path planning. The platform consists of a robot module and a remote controller module, both of which are based on the Arduino Nano 33 IoT embedded board. The robot module is designed as a differential drive type using two encoder motors, and the speed of the motor is controlled using PID control. In the case of the remote controller module, a command to control the robot platform is received with a 2-axis joystick input, and an elliptical grid mapping technique is used to convert the joystick input into a linear and angular velocity command of the robot. WiFi and Zigbee are used for communication between the robot module and the remote controller module. The proposed robot platform was tested by measuring and comparing the linear velocity and angular velocity of the actual robot according to the linear velocity and angular velocity commands of the robot generated by the input of the joystick.
A new localization algorithm is proposed for a fast moving mobile robot, which utilizes only one beacon and the global features of the differential-driving mobile robot. It takes a relatively long time to localize a mobile robot with active beacon sensors since the distance to the beacon is measured by the traveling time of the ultrasonic signal. When the mobile robot is moving slowly the measurement time does not yield a high error. At a higher mobile robot speed, however, the localization error becomes too large to locate the mobile robot. Therefore, in high-speed mobile robot operations, instead of using two or more active beacons for localization, only one active beacon and the global features of the mobile robot are used to localize the mobile robot in this research. The two global features are the radius and center of the rotational motion for the differential-driving mobile robot which generally describe motion of the mobile robot and are used for the trace prediction of the mobile robot. In high speed operations the localizer finds an intersection point of this predicted trace and a circle which is centered at the beacon and has the radius of the distance between the mobile robot and the beacon. This new approach resolves the large localization error caused by the high speed of the mobile robot. The performance of the new localization algorithm has been verified through the experiments with a high-speed mobile robot.
In this study a three-axes mobile robot which has two independently controlled driving wheels and a function of simultaneously steering the driving wheels has been developed. Two-motion modes of the mobile robot, the first is a differential velocity motion of two driving wheels and the second is a equal driving and steering motion, have been analyzed and the kinematic and dymanic analyses about the each motion mode have been carried out. As a result of dynamic analysis, the torque used on a motor control and acceleration have been derived explicitly. Hence, a computation time is saved effectively and a real time control of the mobile robot considering the dynamics has become possible. Through a simulation the results considering the dynamics have been compared with that no regarding the dynamics and the possibility of real-time control has been proved.
Park, Jin-Ho;Roh, Se-Gon;Park, Ki-Heung;Kim, Hong-Seok;Lee, Ho-Gil;Choi, Hyouk-Ryeol
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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pp.859-864
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2003
This paper presents a design for the novel suspension mechanism of a two-wheeled mobile robot having two casters which is used for indoor environment. Although the indoor environment is less rough than the outdoor one, the fixed caster mechanism has some problems such as causing the robot to be immovable because robot's driving wheels do not have contact with the ground. Therefore, we tried installing a spring-damper suspension mechanism to keep driving capability and to remove pitching phenomenon. However, this suspension mechanism also has the problem, which the robot body inclined by disturbances does not return to the initial position. To deal with above problems and to accomplish desired performances, we designed the Multilayered Suspension Mechanism, which has springs and dampers working partially according to the inclined angle and angular velocity of robot body concerned with pitching. To analyze design, the equations of motion describing their dynamics were developed. Using the equations, simulation results show the improved performance. We confirm the usefulness of the Multilayered Suspension Mechanism by construction and test of a actual prototype.
In the path traveling of differential-drive robots, the steering controller plays an important role in determining the path-following performance. When a robot with a pure-pursuit algorithm is used to continuously drive a right-angled driving path in an unstructured environment without turning in place, the robot cannot accurately follow the right-angled path and stops driving due to the ground and motor load caused by turning. In the case of pure-pursuit, only the current robot position and the steering angle to the current target path point are generated, and the steering component does not reflect the speed plan, which requires improvement for precise path following. In this study, we propose a driving algorithm for differentially driven robots that enables precise path following by planning the driving speed using the radius of curvature and fusing the planned speed with the steering angle of the existing pure-pursuit controller, similar to the Model Predict Control control that reflects speed planning. When speed planning is applied, the robot slows down before entering a right-angle path and returns to the input speed when leaving the right-angle path. The pure-pursuit controller then fuses the steering angle calculated at each path point with the accelerated and decelerated velocity to achieve more precise following of the orthogonal path.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제3권2호
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pp.166-172
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2003
The dynamics of the DDWMR depends on the velocity difference of the two driving wheels. And which is known as a type of non-holonomic equation. By this reason, the treatment of DDWMR had become difficult and conservative. In this paper, the differential-driving wheeled mobile robot is considered. The Takaki-Surgeno fuzzy model and a control method for DDWMR is presented. The suggested controller has three control elements. The first element is fuzzy state feedback designed for eliminating the dependence of time-varying parameter. The second element is weighting controller which is designed for good frequency response. The third controller is PI-controller which is designed for good command following and robustness with un-modeled dynamics. In order for achieving the performance objective, the design of controller is based on the loop-shaping algorithm.
Prema, K.;Kumar, N. Senthil;Dash, Subhransu Sekhar
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제9권1호
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pp.352-362
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2014
In this paper, a fuzzy logic controller is designed for a DC motor which can be used for navigation control of mobile robots. These mobile robots can be used for agricultural, defense and assorted social applications. The robots used in these fields can reduce manpower, save human life and can be operated using remote control from a distant place. The developed fuzzy logic controller is used to control navigation speed and steering angle according to the desired reference position. Differential drive is used to control the steering angle and the speed of the robot. Two DC motors are connected with the rear wheels of the robot. They are controlled by a fuzzy logic controller to offer accurate steering angle and the driving speed of the robot. Its location is monitored using GPS (Global Positioning System) on a real time basis. IR sensors in the robot detect obstacles around the robot. The designed fuzzy logic controller has been implemented in a robot, which depicts that the robot could avoid obstacle as well as perform its operation efficiently with remote online control.
본 논문은 모바일 로봇의 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 구현 시 사용되는 스캔매칭을 위한 회전오차에 강인한 대응점 탐색 기법을 제시한다. 많은 모바일 로봇의 연구에 차동구동방식의 구동부가 사용되는데, 이는 곡선 주행이나 제자리 회전을 위해 두 모터의 속력을 다르게 하거나, 반대 방향으로 제어하게 된다. 이러한 경우 직선 주행에 비해 비교적 바퀴의 미끄러짐 현상(Wheel Slip)을 심화시켜 모바일 로봇의 누적 위치 오차를 증가시키는 요인이 된다. 따라서 본 논문에서는 모바일 로봇의 회전 반경을 기반으로 최근접점을 추출하는 대응점 탐색 기법을 통해 스캔매칭 성능을 향상시키고자 한다. 제안된 방법의 검증을 위해 LRF(Laser Range Finder)를 이용해 실험을 진행하였으며, 기존 알고리즘에 주로 적용되는 유클리디안 최근접점 기반의 대응점 탐색 알고리즘과 비교한 결과, 제안된 대응점 탐색 기법이 보다 정확하게 대응점 집합을 추출하는 것을 확인했다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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