Using an inverse of the geometric Jacobian matrix is one of the most popular ways to control robot manipulators, because the Jacobian matrix contains the relationship between joint space velocities and operational space velocities. However, the control algorithm based on Jacobian matrix has algorithmic singularities: The robot manipulator becomes unstable when the Jacobian matrix loses rank. To solve this problem, various methods such as damped and filtered inverse have been proposed, but comparative studies to evaluate the performance of these algorithms are insufficient. Thus, this paper deals with a comparative analysis of six representative singularity avoidance algorithms: Damped Pseudo Inverse, Error Damped Pseudo Inverse, Scaled Jacobian Transpose, Selectively Damped Inverse, Filtered Inverse, and Task Transition Method. Especially, these algorithms are verified through computer simulations with a virtual model of a humanoid robot, THORMANG, in order to evaluate tracking error, computational time, and multiple task performance. With the experimental results, this paper contains a deep discussion about the effectiveness and limitations of each algorithm.
This paper is about the Inverse Jacobian for the TOP-1 robot. The robot Jacobian is used for the movement in accordance with differental changes. A Matrix and Homogeneous Transformation Matrix, Differential Motion Vector D are applied to Jacobian equation for the movement of the robot in accordance with the minut changes. The solution of Jacobian equation is acquired and applied for the subtle movement of each arms of the robot. The interface with APPLE-II Micro-computer is searched out too. The Software and the interface resulted from this paper are considered to be higly useful in the accurate control on the robot when they are linked with dynamics of robot.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.1
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pp.101-108
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2008
The transposed Jacobian is proposed to transform the control space from task space to joint space, in this paper. Instead of inverse Jacobian, the transposed Jacobian is preferred to avoid singularity problem, short real time calculations and its generality to apply for rectangular Jacobian. On-line Jacobian identification is proposed to cancel parametric errors produced by D-H parameters of manipulator. To identify Jacobian, the joint angles and the end-effector position are measured when tracking a desired trajectory in task space. Stability of control system is analyzed. The control system is simulated for position control of a two-link manipulator driven by permanent magnet dc motors. Simulation results are shown to compare the roles of inverse Jacobian and transposed Jacobian for transforming the control space.
In order to avoid the unit inconsistency problem in the conventional Jacobian matrix, previously we presented new formulation of a dimensionally homogeneous inverse Jacobian matrix for parallel manipulators with a planar mobile platform by using three end-effector points based on the velocity relationship [1]. This paper presents force relationships between joint forces and Cartesian forces at the three End-Effector points. The derived force relationships can then be used for analyses of the input/output force transmission. These analyses, forward and inverse force transmission analyses, depend on the singular values of the derived dimensionally homogeneous Jacobian matrix. Using the proposed force relationship, a numerical example is presented for actuator size design of a 3-RRR planar parallel manipulator.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.10a
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pp.576-579
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2002
This paper presents the jacobian analysis of new type Casing Oscillator using the inverse kinematics, and to search for it's singularities through the jacobian analysis. All parallel manipulator have some singularities in workspace or it's outside workspace. Singularities were cleared by many other study of parallel manipulator f3r that reason recent publication of device control. In this paper defined that singularities of new file of Casing Oscillator and, to show it's graph. Finally this paper will be used for a practical example for construction spot, aviation simulator, vehicles simulator, military equipment etc.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.12
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pp.1026-1032
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2003
A biped walking robot which is developed as a platform for researching walking algorithm is briefly introduced. The developed walking robot has 6 degrees of freedom per one leg. The origins of the last three axis do not intersect at a point, so the kinematic analysis is cubmersome with the conventional method. In the former version of the robot, Jacobian-based inverse kinematics method is used. However, the Jacobian-based inverse kinematics method has drawbacks for the application in which knee is fully extended such as stair-case walking. The reason far that is the Jacobian becomes ill-conditioned near the singular points and the method is not able to give adequate solutions. So, a method for giving a closed-form inverse kinematics solution is proposed. The proposed method is based on careful consideration of the kinematic structure of the biped walking robot.
The inverse Kinematics can be used for representing the motion of human body model. In order to find the final figure of the human body model with given target position, we can uwe the formula x=J .THETA. , where J is the Jacobian matrix of x=f( .THETA.), of the Inverse Kinematics. In this formula, f has so complicated form that it is difficult to calcuate the Jacobian matrix J by expanding all formulae exactly. In this paper, a numerical method that calculates the Jacobian matrix is proosed. The simulation results obtained by using the simple human model reprsent that the proposed. The simulation results obtained by using the simple human model represent that the proposed method is useful for generating the final figure of the body model.
The resolved motion rate control (RMRC) is converting to Joint space trajectory from given Cartesian space trajectory. The RMRC requires the inverse of Jacobian matrix. Since the Jacobian matrix of the redundant robot is generally not square, the pseudo-inverse must be introduced. However the pseudo-inverse is not easy to be implemented on a digital computer in real time as well as mathematically complex. In this paper, a simple fuzzy resolved motion rate control (FRMRC) that can replace the RMRC using pseudo-inverse of Jacobian is proposed. The proposed FRMRC with appropriate fuzzy rules, membership functions and reasoning method can solve the mapping problem between the spaces without complexity. The mapped Joint space trajectory is sufficiently accurate so that it can be directly used to control redundant manipulators. Simulation results verify the efficiency of the proposed idea.
To avoid the unit inconsistency problem in the conventional Jacobian matrix, new formulation of a dimensionally homogeneous inverse Jacobian matrix for parallel manipulators with a planar mobile platform by using three end-effector points was presented (Kim and Ryu, 2003). This paper presents force relationships between joint forces and Cartesian forces at the three End-Effector points. The derived force relationships can then be used for analyses of the input/output force transmission. These analyses, forward and inverse force transmission analyses, depend on the singular values of the derived unit consistent Jacobian matrix. Using the proposed force relationship, a numerical example is presented for actuator size design of a 3-RRR planar parallel manipulator.
Moon, Young-Hyun;Roh, Tae-Hoon;Ryu, Heon-Soo;Heo, Young
Proceedings of the KIEE Conference
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1997.07c
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pp.1074-1077
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1997
Newton-Raphson method is mainly used since it shows remarkable convergence characteristics. It, however, needs considerable calculation time in construction and calculation of inverse Jacobian matrix. In this paper a new type of load flow equation is summarized as follows: Since inverse calculation of Jacobian matrix is not needed in the suggested algorithm but using complex bus voltage, the calculation process is simple. With the simple structure, reduction of calculation time is achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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