International Journal of Control, Automation, and Systems
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제2권4호
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pp.450-462
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2004
In this paper, we describe a system for controlling the perceptual processes of two cooperative mobile robots that addresses the issue of enhancing perceptual awareness. We define awareness here as knowing the location of other robots in the environment. The proposed system benefits from a formalism called perceptual anchoring. Here, perceptual anchoring enhances the awareness of the system by employing an anchor-based active gaze control strategy or active perceptual anchoring to control the perceptual effort according to what is important at a given time. By anchoring we extend the notion of awareness as knowing what the symbols in the control module represent to by connecting them to the objects or features in the environment. We demonstrate the present system through a simulation of two nonholonomic mobile robots performing a cooperative transportation by carrying a cargo to a target location where there are two other robots moving about. The system is able to efficiently focus the perceptual effort and thus able to safely carry the cargo to the target position.
Passive velocity field control (PVFC) was previously developed for fully mechanical systems, in which the motion task was specified by behaviors in terms of a velocity field and the closed-loop was passive with respect to the supply rate given by the environment input. However, the PVFC was only applied to a single manipulator. The proposed control law was derived geometrically and the geometric and robustness properties of the closed-loop system were also analyzed. In this paper, we propose a virtual passivity-based algorithm to apply decentralized control to multiple 3wheeled mobile robotic systems whose subsystems are under nonholonomic constraints and convey a common rigid object in a horizontal plain. Moreover, it is shown that multiple robot systems ensure stability and the velocities of augmented systems converge to a scaled multiple of each desired velocity field for cooperative mobile robot systems. Finally, the application of proposed virtual passivity-based decentralized algorithm via system augmentation is applied to trace a circle and the simulation results is presented in order to show effectiveness for the decentralized control algorithm proposed in this research.
The ball-shaped mobile robot, so called ballbot has single point contact on ground and low energy consumption in motion because of the reduced friction. In this paper, a new ballbot is presented, which has omnidirectional mobile platform inside of it as a driving system. Thus the ballbat has omnidirectional mobility without nonholonomic constraints. Kinematics and inverse kinematics of the ballbat is derived also in this paper.
The electric power wheelchair needs to control motor torque and speed for responding to variable actions given by handling a joystick. In this paper a DSP-based BLDC motor controller using a single dc-link current sensor is presented for electric power wheelchair. It is composed by a DSP processor and three-phase inverter module. To control torque, high speed current control is achieved by the PI controller and pulse width modulation (PWM) signals with 25 kHz carrier frequency, which is performed by 200 ${\mu}sec$ cycle. The speed controller computes the new direct current reference from the speed error and the PI control equation. The displacement value by handling the joystick is converted to reference speeds of right and left wheel motors using nonholonomic wheelchair kinematics. Experimental results show that the presented control system is enough to implement a speed servo in wheelchair driving.
Chained form mobile robots have been studied from the viewpoint of the control and analysis of nonholonomic mechanical systems in literature. However, researches for the detailed closed form kinematic modeling are rarely progressed. Nothing that a chained form mobile robot can be considered as a parallel system including several chains and wheels, the transfer method using augmented generalized coordinates is applied to obtain inverse and forward kinematic models of chained form mobile robots. Various numerical simulations are conducted to verify the effectiveness of the suggested kinematic model.
In this paper, a formation control method based on the leader-following approach for nonholonomic mobile robots is proposed. In the previous works, it is assumed that the followers know the leader's velocity by means of communication. However, it is difficult that the followers correctly know the leader's velocity due to the contamination or delay of information. Thus, in this paper, an adaptive approach based on the parameter projection algorithm is proposed to estimate the leader's velocity. Moreover, the adaptive backstepping technique is used to compensate the effects of a dynamic model with the unknown time-invariant and time-varying parameters. From the Lyapunov stability theory, it is proved that the errors of the closed-loop system are uniformly ultimately bounded. Simulation results illustrate the effectiveness of the proposed control method.
It is difficult to find a practical solution for the backward-motion control of a car-like mobile robot with n passive trailers. Unlike an omni-directional robot, a car-like mobile robot has nonholonomic constraints and limitations of the steering angle. For these reasons, the backward motion control problem of a car-like mobile robot with $n$ passive trailers is not trivial. In spite of difficulties, backing up a trailer system is useful for parking control. In this study, we proposed a mechanical alteration which is connecting $n$ passive trailers to the front bumper of a car to improve the backward motion control performance. Theoretical verification and simulations show that the backward-motion control of a general car with n passive trailers can be successfully carried out by using the proposed approach.
본 논문에서는 퍼지 알고리즘을 사용하여 지능형 자율주행로봇을 설계하였다. 설계된 로봇은 이동시 장애물을 인식하여 이를 회피하며 안전하게 도달하는데 목적이 있다. 또한 로봇의 이동에 있어서 로봇의 안정성과 주행성의 성능을 높이기 위해 보조 바퀴에 서스펜션을 장착하였다. 이렇게 설계된 지능형 자율주행로봇은 병원이나 빌딩내부의 좁은 실내에서 노약자나 장애인이 원하는 목적지 까지 안전하게 갈수 있다.
In this paper, a real-time optimization method for nonlinear dynamical systems is proposed. The proposed method is based on the algorithms of numerical solutions for optimal control problems. We deal with a real-time collision-free motion control of a nonholonomic mobile robot, which has input restrictions of actuators. The effectiveness of the algorithmic method is demonstrated through numerical and experimental results. The mobile robot which we have developed is able to avoid moving obstacles skillfully. Therefore the proposed controller works well in real time.
In this paper, a path generation algorithm that uses sensor scannings is described. A scanning algorithm for recognizing the ambient environment of the Automatic Guided Vehicle (AGV) that uses the information from the sensor platform is proposed. An algorithm for computing the real path and obstacle length is developed by using a scanning method that controls rotating of the sensors on the platform. The AGV can recognize the given path by adopting this algorithm. As the AGV with two-wheel drive constitute a nonholonomic system, a linearized kinematic model is applied to the AGV motor control. An optimal controller is designed for tracking the reference path which is generated by recognizing the path pattern. Based on experimental results, the proposed algorithm that uses scanning with a sensor platform employing only a small number of sensors and a low cost controller for the AGV is shown to be adequate for path generation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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