In this work, we have developed a 2 degree of freedom(DOF) motion simulator that can generate the sensation of motion in a 6 DOF space. The motion base has the DOF of roll and pitch, and the purpose of the motion base is to create the sensation of riding a vehicle in a 3D space by controlling the motion base. The dynamics of the mechanism was analysed and the optimal design of the motion base mechanism has been reached. The prototype motion base mechanism was developed and tested. The multi-axis motion controller(MMC) was used to control the two ac servo motors that drive the roll and pitch motion.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.8
no.1
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pp.10-20
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2007
For spacecraft attitude control, reaction wheel (RW) steering laws with more than three wheels for three-axis attitude control can be derived by using a control allocation (CA) approach.1-2 The CA technique deals with a problem of distributing a given control demand to available sets of actuators.3-4 There are many references for CA with applications to aerospace systems. For spacecraft, the control torque command for three body-fixed reference frames can be constructed by a combination of multiple wheels, usually four-wheel pyramid sets. Multi-wheel configurations can be exploited to satisfy a body-axis control torque requirement while satisfying objectives such as minimum control energy.1-2 In general, the reaction wheel steering laws determine required torque command for each wheel in the form of matrix pseudo-inverse. In general, the attitude control command is generated in the form of a feedback control. The spacecraft body angular rate measured by gyros is used to estimate angular displacement also.⁵ Combination of the body angular rate and attitude parameters such as quaternion and MRPs(Modified Rodrigues Parameters) is typically used in synthesizing the control command which should be produced by RWs.¹ The attitude sensor signals are usually corrupted by noise; gyros tend to contain errors such as drift and random noise. The attitude determination system can estimate such errors, and provide best true signals for feedback control.⁶ Even if the attitude determination system, for instance, sophisticated algorithm such as the EKF(Extended Kalman Filter) algorithm⁶, can eliminate the errors efficiently, it is quite probable that the control command still contains noise sources. The noise and/or other high frequency components in the control command would cause the wheel speed to change in an undesirable manner. The closed-loop system, governed by the feedback control law, is also directly affected by the noise due to imperfect sensor characteristics. The noise components in the sensor signal should be mitigated so that the control command is isolated from the noise effect. This can be done by adding a filter to the sensor output or preventing rapid change in the control command. Dynamic control allocation(DCA), recently studied by Härkegård, is to distribute the control command in the sense of dynamics⁴: the allocation is made over a certain time interval, not a fixed time instant. The dynamic behavior of the control command is taken into account in the course of distributing the control command. Not only the control command requirement, but also variation of the control command over a sampling interval is included in the performance criterion to be optimized. The result is a control command in the form of a finite difference equation over the given time interval.⁴ It results in a filter dynamics by taking the previous control command into account for the synthesis of current control command. Stability of the proposed dynamic control allocation (CA) approach was proved to ensure the control command is bounded at the steady-state. In this study, we extended the results presented in Ref. 4 by adding a two-step dynamic CA term in deriving the control allocation law. Also, the strict equality constraint, between the virtual and actual control inputs, is relaxed in order to construct control command with a smooth profile. The proposed DCA technique is applied to a spacecraft attitude control problem. The sensor noise and/or irregular signals, which are existent in most of spacecraft attitude sensors, can be handled effectively by the proposed approach.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.14
no.6
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pp.41-49
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2009
In this paper, the multi-camera calibration algorithm for optical motion capture system is proposed. This algorithm performs 1st camera calibration using DLT(Direct linear transformation} method and 3-axis calibration frame with 7 optical markers. And 2nd calibration is performed by waving with a wand of known length(so called wand dance} throughout desired calibration volume. In the 1st camera calibration, it is obtained not only camera parameter but also radial lens distortion parameters. These parameters are used initial solution for optimization in the 2nd camera calibration. In the 2nd camera calibration, the optimization is performed. The objective function is to minimize the difference of distance between real markers and reconstructed markers. For verification of the proposed algorithm, re-projection errors are calculated and the distance among markers in the 3-axis frame and in the wand calculated. And then it compares the proposed algorithm with commercial motion capture system. In the 3D reconstruction error of 3-axis frame, average error presents 1.7042mm(commercial system) and 0.8765mm(proposed algorithm). Average error reduces to 51.4 percent in commercial system. In the distance between markers in the wand, the average error shows 1.8897mm in the commercial system and 2.0183mm in the proposed algorithm.
Z-axis automatic tube current modulation technique automatically adjusts tube current based on size of body region scanned. The purpose of the current study was to compare noise, and radiation dose of multi-detector row CT (MDCT) of lower extremity performed with Z-axis modulation technique of automatic tube current modulation with manual selection fixed tube current. Fifty consecutive underwent MDCT venography of lower extremity with use of a MDCT scanner fixed tube current and Z-axis automatic tube current modulation technique (10, 11 and 12 HU noise index, $70{\sim}450\;mA$). Scanning parameters included 120 kVp, 0.5 second gantry rotation time, 1.35:1 beam pitch, and 1 mm reconstructed section thickness. For each subject, images obtained with Z-axis modulation were compared with previous images obtained with fixed tube current (200, 250, 300 mA) and with other parameters identical. Images were compared for noise at five levels: iliac, femoral, popliteal, tibial, and peroneal vein of lower extremity. Tube current and gantry rotation time used for acquisitions at these levels were recorded. All CT examinations of study and control groups were diagnostically acceptable, though objective noise was significantly more with Z-axis automatic tube current modulation. Compared with fixed tube current, 2-axis modulation resulted in reduction of CTDIvol (range, $-6.5%{\sim}-35.6%$) and DLP (range, $-0.2%{\sim}-20.2%$). Compared with manually selected fixed tube current, 2-axis automatic tube current modulation resulted in reduced radiation dose at MDCT of lower extremity venography.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.2
s.233
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pp.188-200
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2005
Control of a multi-fingered robotic hand is usually based on the theoretical analysis for kinematics and dynamics of fingers and of object. However, the implementation of such analyses to robotic hands is difficult because of errors and uncertainties in the real situations. This article presents the control method for estimating the kinematic constraint of an unknown object by active sensing. The experimental system has a two-fingered robotic hand suspended vertically for manipulation in the vertical plane. The fingers with three degrees-of-freedom are driven by wires directly connected to voice-coil motors without reduction gears. The fingers are equipped with three-axis force sensors and with dynamic tactile sensors that detect slippage between the fingertip surfaces and the object. In order to make an accurate estimation for the kinematic constraint of the unknown object, i.e. the constraint direction and the constraint center, four kinds of the active sensing and feedback control algorithm were developed: two position-based algorithms and two force-based algorithms. Furthermore, the compound and effective algorithm was also developed by combining two algorithms. Force sensors are mainly used to adapt errors and uncertainties encountered during the constraint estimation. Several experimental results involving the motion of lifting a finger off an unknown object are presented.
Recently, automobile parts progress with modularization, which a great many allied products are modularized. Therefore, the purpose of this study is to develope modular housing for modularization of steering gear. Generally, steering gear housing is composed of valve housing and rack housing, it is important to combine two housings. However, housing having the pipe shape is very sensitive to welding distortion, and welding trajectory is very complicated. In order to solve this subject, cooperative control by using robots was constructed. Further, we developed the dedicated system to suit modular housing based on it, and applied laser welding to there. Moreover, welding speed was controlled in the rapid curve section so that the defect in trajectory of housing was reduced to obtain sound weldment. Accordingly, produced housing by this way is presented enough withstanding pressure to $100kg/cm^2$, and roundness and straightness are measured about 10/100 and 0.9/100 respectively.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.2
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pp.176-183
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2009
This paper proposes command signal generating method for a wearable robot using the force as the input signal. The basic concept of this system pursues the combination of the natural and sophisticated intelligence of human with the powerful motion capability of the robot. We define a task for the command signal generation to operate with the human body simultaneously, paying attention to comfort and ease of wear. In this study, we suggest a basic exoskeleton experimental system to evaluate a HRI(Human Robot Interface), selecting interfaces of arm braces on both wrists and a weight harness on the torso to connect the robot and human. We develop the HRI to provide a command for the robot motion. It connects between the human and the robot with the multi-axis load-cell, and it measures the relative force between the human and the robot. The control system calculates the trajectory of end-effector using this force signal. In this paper, we verify the performance of proposed system through the motion of elbow E/F(Extension/Flexion), the shoulder E/F and the shoulder Ab/Ad (Abduction/Adduction).
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.8
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pp.1362-1370
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2008
This paper describes the design and characteristic analysis of a novel 3-DOF(Degree of Freedom) spherical motor. For multi DOF actuating, several numbers of motors have been used. By the using of normal motors they connected each other in single joint, is necessary to a several type of complex power transmission devices. The 3-DOF spherical motor can drive roll, pitch, and yaw motion in only one unit and it is not necessary to use additional gears and links parts. Therefore the using of 3-DOF spherical motor can eliminate; combined effects of inertia, backlash, non-linear friction, and elastic deformation of gears. In this paper, we propose the novel structured 3-DOF spherical motor and derive its principles of operation. Firstly, we designed concept model of novel structured 3-DOF spherical motor. Next, we derive the control method by calculating the currents. Also, to have intuitive driving control, we express the rotor position in equivalent angle-axis system and determine the exciting period of currents from the calculation result of the currents. To verify the control method, we calculated the currents by the position of rotor. and then we analyzed the characteristics by 3D Finite Element Method when the calculated currents are excited.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.413-418
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2005
Vibration test using the MAST(Multi Axial Simulation Table) is more reliable test than conventional testing process focused on one directional vibration test. The former test could be possible with a advanced control algorithm and hardware supports so that most of the operation is automatically conducted by MAST system itself except the input information that is derived from the measured data. That means the reliability of the vibration test is highly depended on the input profile than any other cases before. In this paper, the optimal algorithm based on energy method is introduced so that the best combination of candidated input PSD data could be constructed. The optimal algorithm renders time information so that the vibration fatigue test is completely possible for any measured signals one wants. The real road test is conducted in short intervals containing some rough roads and the candidated input PSD is obtained from the extra road in proving ground. The testing is targeted for the electronically operated door and seat.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.10
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pp.1251-1256
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2014
The use of lubrication oil is of many purposes and one among them is to drive the engine mounted on a ship. Hence the supply of clean lubrication oil is important. And an oil purifier is one of key components in marine diesel engines. At present, the element type full-flow oil filter has been widely used for cleaning the engine oil. The self-driven centrifugal oil purifier is a device which is used to remove the impurities in lubrication oil using a jet flow. The flow characteristics and the physical behaviors of particles in this self-driven oil purifier were investigated numerically and the filtration efficiencies were evaluated. For calculations, a Computational Fluid Dynamics method is used and the Shear Stress Transport turbulence model has been adopted. The Multi Frames of Reference method is used to consider the rotating effect of the flows. The influence of centrifugal forcehas been numerically investigatedto improve filtration efficiency of tiny particles. As a result of this research, it was found that the particle filtration efficiency using the only center axis rotating and outer wall rotating system are higher than that of the fully rotating system in the self-driven oil purifier.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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