In this paper, a force estimation method is proposed for the sensorless force control. For this, a disturbance observer is applied to each joint of an n degrees of freedom manipulator to obtain a simple equivalent robot dynamics(SERD) being represented as an n independent double integrator system. To estimate the output of disturbance observer in the absence of external force, the observer estimator is designed, where the uncertain parameters of the robot manipulator are adjusted by gradient method to minimize the output between the disturbance observer and the observer estimator. When the external force is exerted, the external force is estimated using the difference between the output of disturbance observer which include the external torque signal and that of observer estimator. And then, a force controller is designed for force feedback control employing the estimated force signal. To verify the effectiveness of the proposed force estimation method, several numerical examples are illustrated for the 2-axis planar type robot manipulator.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.40
no.2
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pp.207-216
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1991
In the case that the robot manipulator should respond to the variance and uncertainty of the environment in performing preforming precision tasks, it is indispensable that the robot utilizes the various sensors for intrlligence. In this paper, the robot force control method is implemented with a force/torque sensor, two personal computers, and a PUMA 560 manipulator for performing the various application tadks. The hybrid position/force control method is used to control the force and position axis separately. An interface board is designed to read the force/torque sensor output into the computer. Since the two computers should exchange the information quickly, a common memory board is designed. Before the algorithms of application tasks are developed, the basic force commands must be supplied. Thus, the MOVE-UNTIL command is used at the discrete time instant and, the MOVE-COMPLY is used at the continuous time instant for receiving the force feedback information. Using the two basic force commands, three application algorithms are developed and implemented for edge-following, insertion, and grinding tasks.
This paper presents a force control based on the observer without taking any force or torque measurement from the robot which allows realizing more stable and robust human robot interaction for the developed multi-functional upper limb rehabilitation robot. The robot has four functional training modes which can be classified by the human robot interaction types: passive, active, assistive, and resistive mode. The proposed observer consists of internal disturbance observer and external force observer for distinctive performance evaluation. Since four training modes can be quantitatively identified as impedance variation, position-based impedance control with feedback and feedforward controller was applied to the assistive training mode. The results showed that the proposed sensorless observer estimated cleaner and more accurate force compared to the force sensor and the impedance controller embedded with the proposed observer completed the assistive training mode safely and properly.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.2
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pp.160-167
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2001
This paper presents control and evaluation of a new haptic device with a 6-DOF parallel mechanism for interfacing with virtual reality. This haptic device has low inertial, high bandwidth compactness, and high output force capability mainly due to of base-fixed motors. It has also wider orientation workspace mainly due to a RRR type spherical joint. A control method is presented with gravity compensation and with force feedback by an F/T sensor to compensate for the effects of unmodeled dynamics such as friction and inertia. Also, dynamic performance has been evaluated by experiments. for force characteristics such as maximum applicable force, static-friction force, minimum controllable force, and force bandwidth Virtual wall simulation with the developed haptic device has been demonstrated.
A necessary and suficient conditions is proposed for feedback linearizable SISO systems with unknown constant parameters. It is shown that the systems which satisfy the proposed conditions can be transformed into a controllable linear system with unknown parameter and it can be stabilized using the nonlinear feedback linearizing controller. We also present the analysis and implementation of a nonlinear feedback linearizing control for an Electro-Magnetic Suspension (EMS) system. We show that an EMS system is nonlinear feedback linearizable and satisfies the proposed conditions, and hence that the proposed nonlinear feedback controller for an EMS system is robust against mass parameter perturbation and force disturbance.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.2
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pp.124-130
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2003
The electro-hydraulic servo system with a servo valve is applied widely in force control. However, the composition of control system using a servo valve is difficult due to nonlinearities in the servo valve, such as square-root terms in flow equation. The electro-hydraulic servo system using a DDV(Direct Drive Valve) instead of a servo valve was proposed and it's characteristics was estimated. The DDV and whole system are modelled by parameter identification using the input-and-output data, then the models are verified by the comparison of simulation with experiment. Also, the state feedback controller has been designed based on this model, then the performance of the electro-hydraulic force servo system using a DDV is evaluated by simulation and experimental results.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.375-382
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2001
This paper deals with the compensation method of AMD stroke by adopting variable gain feedback control strategy. The gains, generally known to be constant, are designed to have variable values according to the structural responses and the AMD stroke. This strategy has the advantage of compensating AMD stroke under any kind of loadings, on the other hand the conventional strategies work only under the specific loading. The strategy shows that the AMD stroke is compensated to prevent the stroke saturation and the control force is found not affected by the compensating operation while the control force is reduced and the control efficiency is decreased during the compensating operation in the conventional strategies.
The Output feedback linear quadratic regulator control is applied to the design of active suspension system using 7 DOF full car model. The performance index reflects the vehicle vertical movement, pitch and roll motion, and minimization of suspension stroke displacements in the rattle space. The elements of gain matrix are approximately decoupled so that each suspension requires only local information to generate the control force. The simulation results indicates that the output feedback LQ controller is more effective than purely passive or full state feedback active LQ controllers in following the road profile at the low frequency range and suppressing the road disturbance at the high frequency ranges.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.11a
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pp.247-252
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2008
This paper presents an active vibration control of cantilever beams under disturbances by a primary force. A direct velocity feedback control using a pair of PZT actuator and a velocity sensor is considered. Variation of the stability and performance with the locations of the sensor/actuator pair is investigated. It is found that the maximum gain varies with the locations of the sensor/actuator pair significantly. The maximum gain shows a symmetric distribution along the beam length with respect to the center point, although the boundary condition of the beam is unsymmetric. The control performance is affected by the location of the primary force as well as the location of the sensor/actuator pair. The active control system can more effectively reduce the vibration when the primary force is located close to the fixed boundary.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.18
no.12
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pp.1293-1300
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2008
This paper presents an active vibration control of cantilever beams under disturbances by a primary force. A direct velocity feedback control using a pair of PZT actuator and a velocity sensor is considered. Variation of the stability and performance with the locations of the sensor/actuator pair is investigated. It is found that the maximum gain varies with the locations of the sensor/actuator pair significantly. The maximum gain shows a symmetric distribution along the beam length with respect to the center point, although the boundary condition of the beam is unsymmetric. The control performance is affected by the location of the primary force as well as the location of the sensor/actuator pair. The active control system can more effectively reduce the vibration when the primary force is located close to the fixed boundary.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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