We developed a human-sized BWR(biped walking robot) driven by a new actuator based on the ball screw which has high strength and high gear ratio. The robot overcomes the limit of the driving torque of conventional BWRs. Each leg of the robot is composed of three pitch joints and one roll joint. In all, a 10 degree-of-freedom robot with two balancing joints was developed. The BWR was developed to walk autonomously such that it is actuated by small torque motors and is boarded with DC battery and controllers. In the performance test, the BWR peformed nice motions of sitting-up and sitting-down. Through the test, we could find capability of high performance in biped-walking.
The conventional actuators with the speed reducer had weakness in supporting the weight of the body and leg itself. To overcome this, a new four bar link mechanism actuated by the ball screw was proposed. Using this, we developed a new type of 10 D.O.F biped robot. The dynamics model of the biped robot is investigated in this paper. In the modeling process, the robot dynamics are expressed in the joint coordinates using the Euler-Lagrange equation. Then, they are converted in to the sliding joint coordinates, and joint torques are expressed in the force along the sliding direction of the ball screw. To test modeling of the robot, a computer simulation was performed.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.17
no.10
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pp.907-911
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2007
Compliance of joints must be considered when we analyze dynamics of a multi-body system. If the virtual model for CAE(computer aided engineering) analysis does not consider compliance, the result of CAE analysis can be very different from the actual experimental result. Especially in a biped walking robot, the robot may lose walking stability due to the compliance in joints of a walking robot. This paper proposed a method applying a compliance of joints in the biped walking robot to a virtual model. Also, through the 3-D displacement measurement using a laser tracker, it was demonstrated that the virtual model considering the joint compliance could effectively simulate the nonlinear motion of the real model.
In this paper, we generate a trajectory minimized the energy gait of a biped robot for walking a staircase using genetic algorithms and apply to the computed torque controller for the stable dynamic biped locomotion. In the saggital plane, a 6 degree of freedom biped robot that model consists of seven links is used. In order to minimize the total energy efficiency, the Real-Coded Genetic Algorithm (RCGA) is used. Operators of genetic algorithms are composed of a reproduction, crossover and mutation. In order to approximate the walking gait, the each joint angle is defined as a 4-th order polynomial of which coefficients are chromosomes. Constraints are divided into equality and inequality. Firstly, equality constraints consist of position conditions at the end of stride period and each joint angle and angular velocity condition for periodic walking. On the other hand, inequality constraints include the knee joint conditions, the zero moment point conditions for the x-direction and the tip conditions of swing leg during the period of a stride for walking a staircase.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.9
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pp.133-144
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2000
The dynamic walking planning and the inverse dynamics of the biped robot is investigated in this paper. The biped robot is modeled with 14 degrees of freedom rigid bodies considering the walking pattern and kinematic construction of humanoid. The method of the computer aided multibody dynamics is applied to the dynamic analysis. The equations of motion of biped are initially represented as terms of the Cartesian corrdinates then they are converted to the minimum number of equations of motion in terms of the joint coordinates using the velocity transformation matrix. For the consideration of the relationships between the ground and foot the holonomic constraints are added or deleted on the equations of motion. the number of these constraints can be changed by types of walking patterns with three modes. In order for the dynamic walking to be stabilizable optimized trunk positions are iteratively determined by satisfying the system ZMP(Zero Moment Point) and ground conditions.
The dynamic walking and the inverse dynamics of the biped walking robot is investigated in this paper. The biped robot is modeled with 14 degrees of freedom rigid bodies considering the walking pattern and kinematic construction of humanoid. The method of the computer aided multibody dynamics is applied to the dynamic analysis. The equations of motion of biped are initially represented as terms of the Cartesian coordinates, then they are converted to the minimum number of equations of motion in terms of the joint coordinates using the velocity transformation matrix. For the consideration of the relationships between the ground and foot, the holonomic constraints are added or deleted on the equations of motion. The number of these constraints can be changed by types of walking pattern with three modes. In order for the dynamic walking to be stabilizable, optimized trunk positions are iteratively determined by satisfying the system ZMP(Zero Moment Point) and ground conditions.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.23
no.1
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pp.51-56
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2013
In order to apply a biped robot in real world, the robot requires a robust walking and a function of localization, path planning and navigation. Recently, localization and path planning using RFID of mobile robot has been studying. However, when the biped robot walks, it has unstability and tends to leave the path. In the paper we propose a method of walking stabilization using FSR(Force Sensing Resistor), Gyro and accelerometer for the real biped robot. Also a path tracking algorithm using RFID sensor attached in robot's foot is proposed based on localization of the robot. The proposed algorithm is verified from walking experiments using real biped robot on uneven terrain and path tracking experiments on the RFID environments.
Many locomotion purpose robots are being built and are under research such as mobile manipulator and biped humanoid robot, etc. Dynamic posture stability of these robots is based on the ZMP point. For getting stable ZMP trajectory, some method has been developed but is too complex and time consuming which leads to inability in generating on-line ZMP trajectory. In this paper, we give a qualitative study about behavior of ZMP in biped walking robot through visualization. This result gives intuitive understanding about behavior of ZMP under various robot state.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.14
no.4
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pp.481-486
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2004
The biped robot has the better mobility than the conventional wheeled robot. Since a biped robot tends to tip over easily, it is necessary to take stability into account when determining a walking pattern. To ensure the dynamic stability of the biped robot, we have to adapt the ground conditions with a foot motion and maintain motion, and ensure its stability through the kinematics and dynamics analysis. But its mathematic model is not too easy. In this paper, in order to ensure the dynamic stability of a biped robot, we design the fuzzy model and confirm the realization possibility of the proposed method through some simulations.
Kim Dong-Jin;Yu Seung-Hwan;Shen Yun-De;Jang Seung-Ik;Kee Chang-Doo
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.3
s.168
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pp.38-45
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2005
In this paper, a bird type biped robot for entertainment controlled by R/C servo motors, is built using the embedded RTOS (Real Time Operating System). ${\mu}C/OS-II$ V2.00 is used fur RTOS and the board 80C196KC for main CPU. A control algorithm of R/C servo motors is proposed on ${\mu}C/OS-II's$ preemptive and deterministic property without any extra PWM module. The realized biped robot has 19DOF, that is, 12DOF for both legs, 6DOF for both arms and 1DOF for neck. To verify the proper walking process, ZMP(Zero Moment Point) theory is applied and the simulation has been done by ADAMS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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