In this study, a motion planning method based on the integer representation of contact status between wheels and the ground is proposed for planning swing motion of a 6×6 wheel-legged robot to cross large obstacles and gaps. Wheel-legged robots can drive on a flat road by wheels and overcome large obstacles by legs. Autonomously crossing large obstacles requires the robot to perform complex motion planning of multi-contacts and wheel-rolling at the same time. The lift-off and touch-down status of wheels and the trajectories of legs should be carefully planned to avoid collision between the robot body and the obstacle. To address this issue, we propose a planning method for swing motion of robot legs. It combines an integer representation of discrete contact status and a trajectory optimization based on the direct collocation method, which results in a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem. The planned motion is used to control the joint angles of the articulated legs. The proposed method is verified by the MuJoCo simulation and shows that over 95% and 83% success rate when the height of vertical obstacles and the length of gaps are equal to or less than 1.68 times of the wheel radius and 1.44 times of the wheel diameter, respectively.
CMG(Control Momentum Gyro) is a control device being used for spacecraft attitude control constructing relatively large amount of torque compared to conventional body-fixed reaction wheels. The CMG produces gyroscopic control torque by continuously varying the angular momentum vector direction with respect to the spacecraft body. The VSCMG(Variable Speed Control Momentum Gyro) has favorable advantages with variable speed to lead to better control authority as well as singularity avoidance capability. Attitude dynamics with a VSCMG mounted on a two-axis gimbal system are derived in this study. The dynamic equation may be considered as an extension of the single-axis counterpart. Also, a feedback control law design is addressed in conjunction with the dynamic equations of motion.
We describe the development of an interactive aerobic training system using vision-based motion capture and multimedia technology. Unlike the traditional one-way aerobic training on TV, the proposed system allows the virtual trainer to observe and interact with the user in real-time. The system is composed of a web camera connected to a PC watching the user moves. First, the animated character on the screen makes a move, and then instructs the user to follow its movement. The system applies a robust statistical background subtraction method to extract a silhouette of the moving user from the captured video. Subsequently, principal body parts of the extracted silhouette are located using model-based approach. The motion of these body parts is then analyzed and compared with the motion of the animated character. The system provides audio feedback to the user according to the result of the motion comparison. All the animation and video processing run in real-time on a PC-based system with consumer-type camera. This proposed system is a good example of applying vision algorithms and multimedia technology for intelligent interactive home entertainment systems.
부잔교는 연안에 설치되는 대표적인 부유식 구조물로 선박의 접안 및 계류시설로 주로 활용되고 있으나, 파랑제어 및 파력발전 구조체와 같은 다양한 목적으로 활용하려는 시도가 계속되고 있다. 본 연구에서는 상하동요와 제한된 횡동요만을 허용하는 말뚝계류 부잔교를 대상으로 부유체의 유공구조 및 몰수판 부착에 따른 반사특성 및 동요특성을 실험적으로 검토하였다. 수리실험결과, 말뚝계류된 부잔교의 반사특성과 동요특성은 뷰유체의 유공구조 유무에 비해 몰수판의 설치 유무와 설치수심에 크게 의존함을 확인하였다. 특히, 몰수판의 설치는 단주기 파랑에서 반사계수를 증가시키고, 부유체의 상하동요 및 횡동요를 감소시키는 효과가 있었다.
The VDC(Vehicle Dynamic Control) is a control system whose target is to improve stability of a vehicle under lateral motion. A lateral vehicle motion, especially on a slippery road, can lead to a hazardous situation, and the situation can even worsen by the driver`s inappropriate response. In this paper, two VDC systems, a fuzzy-based controller and an LQR-based controller have been developed. The controllers take as input the yaw rate and the sideslip angle of either body or rear wheel, and they yield the direct yaw moment signal by which the vehicle can gain stability during cornering. Simulations have been conducted to evaluate the performance of the control system. The results indicated that the controllers can successfully improve vehicle stability under potentially dangerous driving conditions.
New applications of streamlined Autonomous Underwater Vehicles require an AUV capable of completing missions with both high-speed straight-line runs and slow maneuvers or station keeping tasks. At low, or zero, forward speeds, the AUV's control surfaces become ineffective. To improve an AUV's low speed maneuverability, while maintaining a low drag profile, through-body tunnel thrusters have become a popular addition to modern AUV systems. The effect of forward vehicle motion and sideslip on these types of thrusters is not well understood. In order to characterize these effects and to adapt existing tunnel thruster models to include them, an experimental system was constructed. This system includes a transverse tunnel thruster mounted in a streamlined AUV. A 6-axis load cell mounted internally was used to measure the thrust directly. The AUV was mounted in Memorial University of Newfoundland's tow tank, and several tests were run to characterize the effect of vehicle motion on the transient and steady state thruster performance. Finally, a thruster model was modified to include these effects.
컴퓨터 게임 및 가상현실에서 가상 캐릭터와의 상호작용은 매우 중요한 문제이다. 본 연구는 외력이 인간형 캐릭터에 적용될 때 반응 모션을 생성하는 기법을 제안한다. 이 기법에서는 외력과 인간형 캐릭터의 상태를 고려하여 이동할 다리를 선정하고, 두 다리가 교차하지 않는 범위 내에서 몸의 균형을 유지시켜줄 발의 목적 위치를 결정한다. 다음으로 다리 관절 제어를 통해 받을 들고 제어 메커니즘을 통해 반응 모션을 생성한다. 본 연구는 기존의 방식과는 다르게 미리 캡쳐된 반응 모션 데이터를 사용하지 않으면서도 캐릭터 상함에 맞는 자연스러운 반응 모션의 생성을 보여준다.
The optimal design parameters of a dynamic absorber (DA) in a machine body (that is considered as a rigid body) are discussed in this paper. The bounce and rotation motions of the rigid body have been controlled passively by a DA, which consists of a mass and a spring. The rigid body is subjected to a harmonically excited force and supported by linear springs at both ends. To define the motion of a rigid body with a DA, the equation of motion was expressed in the third-order matrix form. To define the optimal design conditions of a DA, the reduction of dynamic characteristics, represented by the amplitudes of bounce and rotation, and the transmitted powers, were evaluated and discussed. The level of reduction was found to be highly dependent on the location and spring stiffness of the DA.
Shin Young-Kyun;Fard Mohammad A.;Inooka Hikaru;Kim Il-Hwan
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권3호
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pp.325-332
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2006
The dynamic responses of human standing postural control were investigated when subjects were exposed to long-term horizontal vibration. It was hypothesized that the motion of standing posture complexity mainly occurs in the mid-sagittal plane. The motor-driven support platform was designed as a source of vibration. The AC Servo-controlled motors produced anterior/posterior (AP) motion. The platform acceleration and the trunk angular velocity were used as the input and the output of the system, respectively. A method was proposed to identify the complexity of the standing posture dynamics. That is, during AP platform motion, the subject's knee, hip and neck were tightly constrained by fixing assembly, so the lower extremity, trunk and head of the subject's body were individually immovable. Through this method, it was assumed that the ankle joint rotation mainly contributed to maintaining their body balance. Four subjects took part in this study. During the experiment, the random vibration was generated at a magnitude of $0.44m/s^2$, and the duration of each trial was 40 seconds. Measured data were estimated by the coherence function and the frequency response function for analyzing the dynamic behavior of standing control over a frequency range from 0.2 to 3 Hz. Significant coherence values were found above 0.5 Hz. The estimation of frequency response function revealed the dominant resonance frequencies between 0.60 Hz and 0.68 Hz. On the basis of our results illustrated here, the linear model of standing postural control was further concluded.
This paper investigates the constant-level luffing and time optimal control of jib cranes. The constant-level luffing, which is the sustainment of the load at a constant height during luffing, is achieved by analyzing the kinematic relationship between the angular displacement of a boom and that of the main hoist motor of a jib crane. Under the assumption that the main body of the crane does not rotate, the equations of motion of the boom are derived using Newton's Second Law. The dynamic equations for the crane system are highly nonlinear; therefore, they are linearized under the small angular motion of the load to apply linear control theory. This paper investigates the time optimal control from the perspective of no-sway at a target point. A stepped velocity pattern is used to design the moving path of the jib crane. Simulation results demonstrate the effectiveness of the time optimal control, in terms of anti-sway motion of the load, while luffing the crane.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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