This paper describes a static gait generation process and a mechanical design process of leg mechanisms for quadruped robots. Actually robot walking is realized with the joint motion of leg mechanisms. In order to calculate the time-angle trajectories for each joint of leg mechanisms, we generate end-tip trajectories with time for each leg in the global inertial coordinate system intuitively, followed by coordinate transformations of the trajectories into the local coordinates system fixed in each leg, finally the angle-time trajectories of each joint of leg mechanisms are obtained with inverse kinematics. The stability of the gait generated in this paper was verified by a multi-body dynamic analysis using the commercial software $ADAMS^{(R)}$. Additionally the mechanical specifications such as gear reduction ratio, electrical specifications of motor and electrical power consumption during walking have been confirmed by the multi-body dynamic analysis. Finally we constructed a small quadruped robot and confirmed the gait.
In this paper, the multi-leg robot is designed using Teo Jansen mechanism. The purpose of this paper is to develop unique robot, which operates efficiently in any environment. In that case, speed and accuracy are required. The indication which evaluate the value is Ground Score according to the Jansen's mechanism. To optimize the Ground Score. Genetic Algorithm (GA) in MATLAB Toolbox is used, which is numerical analytic algorithm to quickly convergence into optimum point. The Optimization of value is visualized by M-Sketch. M-Sketch was useful for simulation and evaluation of mechanic's dynamic motion. The robot's draft is produced into finished product by Edison Designer.
Generally, multi-legged walking robots have excellent mobility in rough and uneven terrain, and they are deployed for the safety of rescuers in various disaster environments. However, as each leg is driven by a number of actuators, it leads to a complicated structure and high power consumption; therefore, it is difficult to put them into practical use. In this article, a new concept is proposed of a walking robot whose legs are driven by a complex linkage structure to overcome the deficiencies of conventional multi-legged walking robots. A double crank-rocker mechanism is proposed, making it possible for one DC motor to actuate the left and right movements of two neighboring thighs of the multi-legged walking robot. Each leg can also move up and down through an improved cam structure. Finally, each mechanism is connected by spur and bevel gears, so that only two DC motors can drive all legs of the walking robot. The feasibility of the designed complex linkage mechanism was verified using the UG NX program. It was confirmed through actual production that the proposed multi-legged walking robot performs the desired motion.
This paper presents a farce manipulability analysis of multi-legged walking robots, which calculates force or acceleration workspace attainable from joint torque limits of each leg. Based on the observation that the kinematic structure of the multi-legged walking robots is basically the same as that of multiple cooperating robots, we derive the proposed method of analyzing the force manipulability of walking robot. The force acting on the object in multiple cooperating robot systems is taken as reaction force from ground to each robot foot in multi-legged walking robots, which is converted to the force of the body of walking robot by the nature of the reaction force. Note that each joint torque in multiple cooperating robot systems is transformed to the workspace of force or acceleration of the object manipulated by the robots in task space through the Jacobian matrix and grasp matrix. Assuming the torque limits are given in infinite norm-sense, the resultant dynamic manipulability is derived as a polytope. The validity of proposed method is verified by several examples, and the proposed method is believed to be useful for the optimal posture planning and gait planning of walking robots.
This paper describes a study on posture control of the multi-legged biomimetic underwater robot (CALEB10). Because the underwater environment has a feature that all degrees of freedom are coupled to each other, we designed the posture control algorithm by separating each degree of freedom. Not only should the research on posture control of underwater robots be a precedent study for position control, but it is also necessary to compensate disturbance in each direction. In the research on the yaw directional posture control, we made the drag force generated by the stroke of the left leg and the right leg occur asymmetrically, in order that a rotational moment is generated along the yaw direction. In the composite swimming controller in which the controllers in each direction are combined, we designed the algorithm to determine the control weights in each direction according to the error angle along the yaw direction. The performance of the proposed posture control method is verified by a dynamical simulator and underwater experiments.
This paper presents a design experience of a control language for coordination of a multi-robot system. To effectively program job commands, a Petrinet-type Graphical Robot Language(PGRL) is proposed, where some functions, such as concurrency and synchronization, for coordination among tasks can be easily programmed.In our system, the proposed task commands of PGRL are implemented by employing formal model languages, which are composed of three modules, sensory, data handling, and action module. It is expected that by using our proposed PGRL and formal languages, one can easily describe a job or task, and hence can effectively operate a complex real-time and concurrent system. The control system is being implemented by using VME-based 32-bit microprocessor boards for supervisory, each module controller(arm, hand, leg, sensor data processing module) and a real time multi-tasking operating system(VxWorks). (author). 17 refs., 16 figs., 2 tabs.
The force distribution in multi-legged robots is a constrained, optimization problem. The solution to the problem is the set points of the leg contact forces for a particular system task. In this paper, an efficient and general formulation of the force distribution problem is developed using linear programming. The considered walking robot is a quadruped robot with a locked-joint failure, i.e., a joint of the failed leg is locked at a known place. For overcoming the drawback of marginal stability in fault-tolerant gaits, we define safety margin on friction constraints as the objective function to be maximized. Dynamic features of locked-joint failure are represented by equality and inequality constraints of linear programming. Unlike the former study, our result can be applied to various forms of walking such as crab and turning gaits. Simulation results show the validity of the proposed scheme.
Moving robot is divided 2 kinds; one is the robot using wheels and the other has leg structure. On plat terrain, the former is better than the latter because it has fast speed and simple method to control. But on non-plat terrain, the situation is reversed. The robot using legs has slow speed but it has advantage to adjust various environments. This robot is expected to contribute to human in many fields such as rescue and exploration and so on. So walking robot is worth enough to research. In this paper, we present the design of 4-legged walking robot based on Jansen mechanism using m-Sketch and Edison Designer.
This paper describes the development of a prototype hexapod robot with six circular legs to overcome a variety of challenging terrains. The legs of the robot are very important for stability during walking, which are analyzed for determining the optimal design parameters through CAE tools. Its control system consists of three types of sensors, microprocessors, and communication modules for PC interface. The entire operation of the robot can be controlled and monitored using a PC. The experimental operations for three different roads verified the feasibility of the prototype robot for carrying out reconnaissance on multi terrain. In the near future, the prototype robot can be used for a military purpose of detecting and informing a potential risk in advance.
In the near future, military robots are likely to be substituted for military personnel in the field of battle. The power system of a legged robot is considerably more complex than the one used for a land vehicle because of the coordination and stability issues due to the large number of degree of freedom. In this paper, a servovalve-piston combination system for a straight-line motion of robot leg is modeled as three degree of freedom based on double inputs and single output transfer function. The output is the displacement of piston from neutral. The inputs are valve displacement from neutral and arbitrary load force in this system. LQR(Linear Quadratic Regulator) technique is applied in order to achieve robust stability and fast responses of the system. The Kalman filter loop, rejection of disturbance and noise, riccati equation, filter gain matrix, and frequency domain equality are analyzed and designed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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