Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.12
s.177
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pp.51-60
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2005
This paper describes a robust control scheme for high-speed and long stroke scanning motion of high precision linear motor system consisting of linear motor, air bearing guide and position measurement system using heterodyne interferometer. Nowadays, semiconductor process and inspection of wafer or LCD need high speed and long travel length for their high throughput and extremely small velocity fluctuations or tracking errors. In order to satisfy these conditions, linear motor system are widely used because they have large thrust force and do not need motion conversion mechanisms such as ball screw, rack & pinion or capstan with which the system are burdened. However linear motors have a problem called force ripple. Force ripple deteriorates the tracking performances and makes periodic position errors. So, force ripple must be compensated. To maximize the tracking performance of linear motor system, we propose the control scheme which is composed of a robust control method, Time Delay Controller (TDC) and a feedforward control method, Zero Phase Error Tracking Control (ZPETC) for accurate tracking a given trajectory and an adaptive force ripple compensation (AFC) algorithm fur estimating and compensating force ripple. The adaptive ripple compensation is continuously refined on the basis of tracking error. Computer simulation results based on modeled parameters verify the effectiveness of the proposed control scheme for high-speed, long stroke and high precision scanning motion and show that the proposed control scheme can achieve a sup error tracking performance in comparison to conventional TDC control.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.14
no.1
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pp.17-25
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2014
This paper presents the formulation of an impedance controller for regulating the contact force with the environment. To achieve an accurate force tracking control, uncertainties in both robot dynamics and the environment require to be addressed. As part of the framework of the proposed force tracking formulation, a neural network is introduced at the desired trajectory to compensate for all uncertainties in an on-line manner. Compensation at the input trajectory leads to a remarkable structural advantage in that no modifications of the internal force controllers are required. Minimizing the objective function of the training signal for a neural network satisfies the desired force tracking performance. A neural network actually compensates for uncertainties at the input trajectory level in an on-line fashion. Simulation results confirm the position and force tracking abilities of a robot manipulator.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1996.11a
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pp.391-395
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1996
This paper presents a robust force tracking control of a small-sized SMA gripper with two fingers using shape memory alloy(SMA) actuators. The mathematical governing equation of the proposed system is derived by Hamilton's principle and Lagrangian equation and then, the control system model is integrated with the first-order actuator dynamics. Uncertain system parameters such as time constant of the actuators are also included in the control model. A robust two degree of freedom(TDF) controller using H$_{\infty}$ control theory, which has inherent robustness to model uncertainties and external disturbances, is adopted to achieve end-point force tracking control of the two-finger gripper. Force tracking control performances for desired trajectories represented by sinusoidal and step functions are evaluated by undertaking both simulation and experimental works.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.4
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pp.337-343
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2005
In this paper, experimental studies of force control of the crack tracking robot are presented. The crack tracking robot should maintain constant contact with the road to perform cleaning process of the crack effectively. Regulating desired force on the road requires a sophisticated force control algorithm. Here, two main force control algorithms such as the impedance force control and the explicit force control are used. Performances of two force control algorithms are compared.
Objective: The purpose of this study is to build basic data to systematically develop a hand function evaluation tool by determining the effects of age, gender and target force level on the difference in hand function according to the target force level. Background: Precise and objective evaluation of hand functionality is a very important factor in quantifying treatment progress in patients or elderly people, and in verifying treatment effects. However, most hand function evaluations lack objectivity and accuracy, and therefore it is difficult to properly treat patients according to the given situation. Method: Sixteen healthy subjects (eight elderly and eight young people) participated in this study to evaluate the effects of age, gender, and target force level on tracking performance through rRMSE in terms of the tracking force and actual exerted force, by carrying out a task of maintaining six different target force levels for 20 seconds. Results: The result of this experiment indicated that elderly people and women had a lower ability to maintain a certain level of force than young people and men by 16% and 10%, respectively. The target force level results showed that the tracking error of the lowest force level (5% MVC) was significantly higher than that of 15% MVC, which in turn showed a higher tracking error than that of the higher target force levels. Conclusion: The results of this study can thus be utilized to develop a rehabilitation program for elderly people or other patients. Application: The authors expect that the results of the present study will be valuable to develop a rehabilitation program and hand function evaluation tool.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.1
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pp.174-184
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1997
This paper presents a robust force tracking control of a smart flexible gripper featured by a piezoceramic actuator characterizing its durability and quick response time. A mathematical governing equation for the proposed gripper structure is derived by employing Hamilton's principle and a state space control model is subsequently obtained through model analysis. Uncertain system parameters such as frequency variation are included in the control model. A sliding mode control theory which has inherent robustness to the sys- tem uncertainties is adopted to design a force tracking controller for the piezoceramic actuator. Using out- put information from the tip force sensor, a full-order observer is constructed to estimate state variables of the system. Force tracking performances for desired trajectories represented by sinusoidal and step func- tions are evaluated by undertaking both simulation and experimental works. In addition, in order to illustrate practical feasibility of the proposed method, a two-fingered gripper is constructed and its performance is demonstrated by showing a capability of holding an object.
In this paper, a crack sealing robot is developed. The crack sealing robot is built to detect, track, and seal the crack on the pavement. The sealing robot is required to brush all dirt in the crack out for preparing a better sealing job. Camera calibration has been done to get accurate crack position. In order to perform a cleaning job, the explicit force control method is used to regulate a specified desired force in order to maintain constant contact with the ground. Experimental studies of force tracking control are conducted under unknown environment stiffness and location. Crack tracking control is performed. Force tracking results are excellent and the robot finds and tracks the crack very well.
In this study, a position and force simultaneous trajectory tracking control algorithm is proposed for a driving apparatus that consists of two pneumatic cylinders connected in series. The controller applied to the driving apparatus is composed of a non-interaction controller to compensate for interaction between cylinders and a disturbance observer aimed to reduce the effect of model discrepancy that cannot be compensated by the non-interaction controller. The effectiveness of the proposed control algorithm is proved by experimental results.
In impedance control for contact force tracking it is well known that the reference trajectory of the robot is calculated from known environment stiffness. The accuracy of estimating the environment stiffness determines the performance of the resulting force tracking. Here we present a simple technique, called the trajectory modification technique(TMT), of determining the reference trajectory under the condition that the environment stiffness is unknown. Computer simulation studies have shown that force tracking using the proposed technique is excellent for unknown environment with time varying stiffness.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.5
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pp.374-381
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2016
The sealing technique is widely used for repairing the cracks on the surface of concrete and preventing their expansion in the future. However, it is difficult to ensure the safety of the workers when sealing large structures in inconvenient working environments. This paper presents the development of a sealing robot system to seal various shapes of concrete surface in rough conditions for a long time. If the robot can maintain the desired contact force, the cracks can be completely sealed. An impedance force tracking controller with slope estimator is proposed to calculate the surface slope in real time using the robot position. It predicts the next point in order to prevent the robot from disengaging from the contact surface owing to quick slope changes. The proposed method has been verified by experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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