In this paper, the pneumatic service robot with a hybrid type is developed. A pneumatic has the advantage of good compliance, high payload-to-weight and payload-to-volume ratios, high speed and force capabilities. Using pneumatic actuators which have low stiffness, the service robot can guarantee safety. By suggesting a new serial-parallel hybrid type for the service robot which separates into positioning motion and orienting motion, we can achieve large workspace and high strength-to-moving-weight ratio at the same time. A sliding mode controller can be designed for tracking the desired output using the Lyapunov stability theory and structural properties of pneumatic servo systems. Through many experiments of circular trajectory, the pneumatic service robot is evaluated and verified.
In this paper. the pneumatic service robot with a hybrid type is developed. A pneumatic has the advantages of good compliance , high Payload-to-weight and payload-to-volume ratios. high speed and force capabilities. Using pneumatic actuators. which have low stiffness. the service robot can guarantee safety. By suggesting a new serial-parallel hybrid type for the service robot which separates into Positioning motion and orienting motion, we can achieve large workspace and high strength-to-moving-weight ratio at the same time. A sliding mode controller can be designed for tracking the desired output using the Lyapunov stability theory and structural properties of pneumatic servo systems. Through many experiments of circular trajectory. the Pneumatic service robot is evaluated and verified.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.12
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pp.142-147
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1998
Developing robot hands with multi-degree-of-freedom is one of the topics that researchers have recently begun to improve the limitation by adding flexibility and dexterity. In this study, an articulated servo-pneumatic robot hand system with direct-drive joints has been developed whose main feature is the minimization of the dimension. The servo-pneumatic system is advantageous to fabricate a dexterous robot hand system due to the high torque-to-weight and torque-to-volume ratio. This enables the design of a finger joint with an integrated rotary vane type actuator which produces high output torque without reduction gears, being very robust. In order to control the servo-pneumatic finger joints, a miniature proportional valve that can be attached to the robot hand is required. In this paper, a flapper nozzle type 4/3-way proportional directional valve has been designed and tested. The experimental results show that the developed valve can control a finger joint satisfactorily without much vibratory joint movements and acoustic noises.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1995.10a
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pp.331-336
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1995
In this past decade, industrial robot have substituted human workers successfully in certain areas, however, the applications are limited due to the shortcoming in their mechanism and control strategies. Many researchers, therefore, have focused on improving the mechanical and sensory capabilities. Developing mult-degree-of-freedom end effectors, in other words robot hands, is one of the topics that researchers have begun to improve the limitation. A set of direct drive type servo-pneumatic finger joint has been developed for a dexterous robot hand. To control the pneumatic finger joints, a prototype 4/3-way proportional control valve has been designed and tested as a preliminary, research for the control of the pneumatic finger joints. A series of experiments have been conducted to verify the performance characteristics of the valve and the conventional proportional error contral with minor-loop compensation has been used to control the anguar position of the finger joints.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.4
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pp.82-90
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2009
Pneumatic cylinder is one of the low cost actuation sources which have been applied in industrial and prosthetic application since it has a high power/weight ratio, a high-tension force and a long durability However, the control problems of pneumatic systems, oscillatory motion and compliance, have prevented their widespread use in advanced robotics. To overcome these shortcomings, a number of newer pneumatic actuators have been developed such as McKibben Muscle, Rubber Actuator and Pneumatic Artificial Muscle (PAM) Manipulators. In this paper, one solution for position control of a robot arm, which is driven by two pneumatic artificial muscles, is presented. However, some limitations still exist, such as a deterioration of the performance of transient response due to the changes in the external load of the robot arm. To overcome this problem, a switching algorithm of the control parameter using a learning vector quantization neural network (LVQNN) is proposed in this paper. This estimates the external load of the pneumatic artificial muscle manipulator. The effectiveness of the proposed control algorithm is demonstrated through experiments with different external working loads.
This study presents a new principle for driving the robot aimed at reducing the position error for the boresonic examination of turbine rotor. The conventional method of inspection is performed by installing manipulator onto the flange of the turbine rotor and connecting a pipe, which is then being pushed into the bore. The longer the pipe gets, the greater sagging and distortion appear, making it difficult for the ultrasonic sensor to contact with the internal surface of the bore. A pneumatic pressure will ensure the front or rear feet of the robot in close contact with the inner wall to prevent slipping, while the ball screw on the body of the robot will rotate to drive it in the axial direction. The compression force required for tight contact was calculated in the form of a three-point support, and a static structural simulation analysis was performed by designing and modeling the robot mechanism. The driving performance and ultrasonic detection ability have been tested by fabricating the robot, the test piece for ultrasonic calibration and the transparent mock-up for robot demonstration. The tests have confirmed that no slipping occurs at a certain pneumatic pressure or over.
In this paper trajectory tracking control problems are described for a robot manipulator by using pneumatic actuator. Under the assumption that the so-called independent joint control is applied to the control system, the dynamic model for each link is identified as a linear second-order system with input time-delay by the step response. Then, an optimal servo controller is designed by taking account of such a time-delay. The effectiveness of the proposed control method is illustrated through some simulations and experiments for the robot manipulator.
Kim, Won-Bae;Yang, Seok-Won;Lee, Sang-Bum;Kim, Soo-Ho
Proceedings of the KSME Conference
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2007.05a
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pp.1185-1189
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2007
In this paper, to improve the efficiency of pressurized pneumatic grit conveying for ship block open blasting process. Pressurized pneumatic grit conveying is defined as the transportation of grit(abrasive) in a compressed air flow. Total Pressure loss in flexible hose for pneumatic conveying is sum of pressure losses due to gas and grit and needle type pressure transmitter for measured pressure loss. haracteristics of grit open blasting by pneumatic conveying were studied experimentally. Studies variables were blasting nozzle ID, length and ID of flexible hose, grit flow rate, flow rate and pressure of transport air. It was experimentally proved that optimal open blasting condition and cost effective operation regarding grit blasting, obtaining a high qulity surface preparation(Sa $2^{\frac{1}{2}}$).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.2
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pp.540-552
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1996
In this paper, a compensation method of disturbance using a disturbance observer is proposed for a force control of a pneumatic robot manipulator. The generated torque by a pneumatic actuator can be estimated based on the pressure signals. The inner torque control system is constructed by feeding back the generated torque to improve the dynamic characteristics of the actuator. In order to reduce the influence of disturbances comprising friction torque, parameter variations of plant and environment and so on, the reaction torque control system is constructed with a disturbance observer which estimates the disturbances based on the reference input to the inner torque control system and the reaction torque sensed with a forced sensor. From some simulations and experiments, it is confirmed that the proposed control system is effective to improve the robustness for the friction torque and the parameter change of object in the force control of a pneumatic robot manupulator.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.10
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pp.3186-3198
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1996
When a robot is to have contact with its enviornment, such as a medi-care robot, it would be advantageous for the robot to have a high compliance. For this reason, a robot having not only a flexible link but also an actuator with compliance, is desirable. This paper is concerned with the position and vibration control of 1 degree of freedom flexible robot using a pneumatic artificial muscle actuator. The dynamics of the manipulator assumed to be and Euler-Bernoulli beam are derived on the basis of the linear mathematical modle. Although this pneumatic artifical muscle actuator has many merits for the compliance robot, it is difficult to make an effective control scheme of this system because of ths nonlinearity and uncertainty on the dynamics of the actuator. By designing a controller using .mu.-synthesis, robust performance against measurement noise, various modeling uncertainties on the dynamics of the servo valve, actuator and mainpulator, is achieved. The effectiveness of the proposed control method is illustrated through simulations and experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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