This paper presents a motion control method and its simulation results of a mobile robot for a lattice type welding. Its dynamic equation and motion control methods for welding speed and seam tracking are described. The motion control is realized in the view of keeping constant welding speed and precise target line even though the robot is driven for following straight line or curve. The mobile robot is modeled based on Lagrange equation under nonholonomic constraints and the model is represented in state space form. The motion control of the mobile robot is separated into three driving motions of straight locomotion, turning locomotion and torch slider control. For the torch slider control, the proportional-integral-derivative (PID) control method is used. For the straight locomotion, a concept of decoupling method between input and output is adopted and for the turning locomotion, the turning speed is controlled according to the angular velocity value at each point of the corner with range of 90$^{\circ}$ constrained to the welding speed. The proposed control methods are proved through simulation results and these results have proved that the mobile robot has enough ability to apply the lattice type welding line.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.5
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pp.1138-1149
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1993
A new mode synthesis method using Lagrange multipliers and substructure hybrid interface modes is presented. Substruture governing equations of motion are derived using Lagrange equations and the constraints of geometric compatibility between the substructures are treated with Lagrange multipliers. Fixed, free, and loaded interface modes can be employed for the modal bases of each substructure. In cases of the fixed and loaded interface modes, two successive modal transformation relations are used. Compared with the conventional mode synthesis methods, the suggested method does not construct the equations of motion of the coupled structure and the final characteristic equation becomes a polynomial. Only modal parameters of each substructure and geometric compatibility conditions are needed. The suggested method is applied to a simple lumped mass model and parametric study is performed.
The constrained motion requires the determination of constraint force acting on unconstrained systems for satisfying given constraints. Most of the methods to decide the force depend on numerical approaches such that the Lagrange multiplier method, and the other methods need vector analysis or complicated intermediate process. In 1992, Udwadia and Kalaba presented the generalized inverse method to describe the constrained motion as well as to calculate the constraint force. The generalized inverse method has the advantages which do not require any linearization process for the control of nonlinear systems and can explicitly describe the motion of holonomically and/or nongolonomically constrained systems. In this paper, an explicit equation to describe the constrained motion is derived by minimizing the performance index, which is a function of constraint force vector, with respect to the constraint force. At this time, it is shown that the positive-definite weighting matrix in the performance index must be the inverse of mass matrix on the basis of the Gauss's principle and the derived differential equation coincides with the generalized inverse method. The effectiveness of this method is illustrated by means of two numerical applications.
This paper presents the motion control of a mobile robot with arc sensor for lattice type welding. Its dynamic equation and motion control method for welding speed and seam tracking are described. The motion control is realized in the view of keeping constant welding speed and precise target line even though the robot is driven along a straight line or corner. The mobile robot is modeled based on Lagrange equation under nonholonomic constraints and the model is represented in state space form. The motion control of the mobile robot is separated into three driving motions of straight locomotion, turning locomotion and torch slider controls. For the torch slider control, the proportional integral derivative (PID) control method is used. For the straight locomotion, a concept of decoupling method between input and output is adopted and for the turning locomotion, the turning speed is controlled according to the angular velocity value at each point of the comer with range of $90^{\circ}$ constrained to the welding speed. The experiment has been done to verify the effectiveness of the proposed controllers. These results are shown to fit well by the simulation results.
The swing motion of the spreader during and after movement causes an efficiency problem of position control in unmaned gantry crane. The objective of this research is to design implementable stabilizing controllers that minimize the swing motion of spreader in precise position control. The dynamic equations related to trolley, rope, and spreader are derived. For constitute a similar actual system, we introduced a conception of spring and damper in the connector. It is located between the trolley and link that is used in stead of rope. We derived dynamic equation by appliance that friction and external disturbance are occurred to the connector. We constituted of position servo system and velocity servo system for the control of position and velocity of the trolley and constituted of lag compensator system for the control of sway of the spreader. And we will show an effect of the proposed system in this research finally.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.30
no.3
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pp.428-437
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2006
This paper attempts to derive and analyze the dynamic system of grasping a rigid object by means of two multi-degrees-of-freedom robot flngers with soft and deformable tips. It is shown firstly that a set of differential equation describing dynamics system of the manipulators and object together with geometric constraint of tight area-contacts is formulated by Lagrange's equation. It is shown secondly that the problems of controlling both the forces of pressing object and the rotation angle of the object under the geometric constraints are discussed. In this paper. the control method for dynamic stable grasping and enhancing dexterity in manipulating things is proposed. It is illustrated by computer simulation that the control system gives the performance improvement in the dynamic stable grasping of the dual fingers robot with soft tips.
Kyoungtaek Kwak;Seunghoon Kang;Jaedong Yoo;Kyungdug Seo;Youngchul Shin;Kyungsup Chun;Jaekyu Lee
Journal of Auto-vehicle Safety Association
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v.15
no.1
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pp.7-15
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2023
The purpose of this study is to predict the dynamic behavior of clamshell hood system on the harsh road driving condition, and secure the safety and durability performance of the system. The equation of motion of hood system is derived and the numerical analysis is implemented to obtain the lateral movement of the hood system. Also, the actual Belgian road test results are correlated to the predicted ones, and confirm the reliability of the system. Then, the parameter study is conducted to figure out the sensitive factors to affect the dynamic behavior, and the engineering design guide to make the system robust to confine the minimum friction force generated from hood latch and maximum hood weight is suggested from this research.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.7
s.238
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pp.955-963
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2005
This research investigates dynamic characteristics of a linear motion (LM) guide through a experimental result and theoretical analysis. The stiffness in the LM guide is determined by the preloading due to the minus clearance between the ball bearing and the contact surface and it can be derived by Hertzian contact theory and the nonlinear motion of equation. The vibration analysis is performed using Lagrange equations and its result agrees with the experiment result. Using the sensitivity analysis on design parameters such as the contact angles of ball bearings and the eccentricity of mass center, the variation of the natural frequencies can be predicted.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.326-331
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2004
The linear motion (LM) guide using ball bearing has many advantages compared with conventional sliding guides. Therefore, LM guide using ball bearing has been used widely to increase the accuracy of the position of a system. This research investigates dynamic characteristics of LM guide through mainly linear analysis. Linear analysis is accomplished by Lagrange equation and finite element method. And another trial that is nonlinear analysis about one mode of LM guide(bouncing mode) from Hertzian contact theory is accomplished in the latter half of this research. Through nonlinear analysis we could observe the softening characteristic due to the Hertzian contact nonlinearity.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.5
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pp.400-409
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2012
It is not easy to know the accurate mass and mass moment of inertia of robot. Because of this uncertainty, error may exist when we control the robot based on the inaccurate mass information. Moreover the properties of the portable robot can change during its operation. Therefore we developed the motion simulator based on the adaptive control. First, the computed torque control was carried out in order to minimize an error between target angles and real angles. The computed torque control is based on the equation of robot motion, which is derived from the Lagrange-Euler equation. To minimize the error between the real model and the approximated model, the adaptive control was carried out. During this simulation, the interference check was also carried out. The interference check verifies that the robot can move successfully without any collision.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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