As human-friendly robot techniques improve, the concept of the wearability of robotic arms becomes important. A master arm that detects human arm motion and provides virtual forces to the operator is an embodied concept of a wearable robotic arm. In this study, we design a 7 DOF wearable robotic arm with high joint torques. An operator wearing this robotic arm can move around freely because this robotic arm was designed to have its fixed point at the shoulder part of the operator. The proposed robotic arm uses parallel mechanisms at the shoulder part and the wrist part on the model of the human muscular structure of an upper limb. To reduce the computational load in solving the forward kinematics and to prevent singularity motions of the parallel mechanism, yawing motion of the parallel mechanisms was separated using a slip ling mechanism. The total weight of the proposed robotic arm is about 4 kg. An experimental result of force tracking test for the pneumatic control system and an application example for VR robot are described to show the validity of the robot.
This paper describes the design of a two-axis force sensor with two step plate beams for measuring forces in an upper-limb rehabilitation robot. The two-axis force sensor is composed of a Fz force sensor and a Ty torque sensor. The Fz force sensor measures the force applied to a patient's arm pushed by a rehabilitation robot and the force of patient's arm. The Ty torque sensor measures the torque generated by a patient's arm motion in an emergency. The structure of sensor is composed of a force transmitting block, two step plate beams and two fixture blocks. The two-axis force sensor was designed using FEM (Finite Element Method), and manufactured using strain-gages. The characteristics test of the two-axis force sensor was carried out. as a test results, the interference error of the two-axis force sensor was less than 1.24%, the repeatability error of each sensor was less than 0.03%, and the non-linearity was less than 0.02%.
A human operator is able to perform some tasks smoothly with force feedvack for the teleoperation or a virtual device in a the virtual environments. This paper describes a virtual force generation method with which operator can feel the interactive force between virtula robot and artificial environments. A virtual force generation algortihm is applied to generate the contact force at the arbitrary point of virtual robot, and the virtual force is displayed to the human operator via a tendon master arm consisted with 3 motors. Some experiments has beencarried out to verify the effectiveness of the force generation algorithm and usefulness of the developed backdrivable master arm.
The ability of a robot system to comply to an environment via the control of tool-environment interaction force is of vital for the successful task accomplishment in many robot application. This paper presents the implementation of external force control for two dimensional contour following task using a commercial robot system. Force accommodation is used since a constraint imposed in our work is not to modify the commercial robot system. A linear, decoupled model of two dimensional contour following system in the discrete time domain is derived first. Then the experimental verification of linear control is obtained using a PUMA 560 manipulator with standard Unimation controller, Astek FS6-120A six axis wrist force sensor attached externally to the arm and LSI-11173 microcomputer. Experimentally obtained data shows that the RMS contact force error is 0.8246 N when following the straight edge and 2.3768 N when following 40 mm radius curved contour.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.3
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pp.298-308
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2000
In this paper a new two-arm cooperative assembly(or insertion) algorithm is proposed. As a force-guided control method for the cooperative assembly the adaptive accommodation controller is adopted since it does not require any complicated contact state analysis nor depends of the geometrical complexity of the assembly parts. Also the RMRC(resolved motion rate control) method using a relative jacobian is used to solve inverse kinematics for two manipulators. By using the relative jacobian the two cooperative redundant manipulators can be formed as a new single redundant manipulator. Two arms can perform a variety of insertion tasks by using a relative motion between their end effectors. A force/torque sensing model using an approximated penetration depth calculation a, is developed and used to compute a contact force/torque in the graphic assembly simulation . By using the adaptive accommodation controller and the force/torque sensing model both planar and a spatial cooperative assembly tasks have been successfully executed in the graphic simulation. Finally through a cooperative assembly task experiment using a humanoid robot CENTAUR which inserts a spatially bent pin into a hole its feasibility and applicability of the proposed algorithm verified.
This paper presents a force control of a arm of walking training robot. The current gait training apparatus in hospital are ineffective for the difficulty in keeping constant unloading level and constraining patients to walk freely. The proposed walking training robot is designed to unload body weight effectively during walking. The walking training robot consists of unloading manipulator and mobile platform. The manipulator driven with a electro-mechanical linear mechanism unloads body weight in various level. The mobile platform is wheel type, which allows to patients unconstrained walking. Unloading system with electro-mechanical linear mechanism has been developed, which has advantages such as low noise level, light weight, low manufacturing cost and low power consumption. A system model for the manipulator ...
Gi-Seong Kim;Sung-Hun Jeong;Shi-Baek Park;Han-Sung Kim
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.4_1
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pp.545-551
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2023
In this paper, a robot automation methodology for chemical drum assembly in semiconductor industries are presented. Robot automation is essential to resolve safety issues in which operators are directly or indirectly exposed to chemicals or fumes in assembling dispense heads on chemical drums. However, the chemical drum assembling process involves complex and difficult tasks, such as mating male/female keycodes and fastening screws with large-diameter, which may be very difficult to be performed by a single-arm robot with a commercial rigid F/T sensor. In order to solve the problems, a method for assembling a chemical drum using dual-arm collaborative robot system, compliance F/T sensor, robot vision and gripper is presented.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2003.09a
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pp.368-371
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2003
A new accurate and reliable human-in-the-loop control by artificial neural network (ANN) for human assistance robot was proposed in this paper. The principle of human-in-the-loop control by ANN was explained including the system architecture of human assistance robot control the design of the controller the control process as well as the switching of the different control patterns. Based on the proposed method, the control of meal assistance robot was implemented. In the controller of meal assistance robote a feedforward ANN controller was designed for the accurate position control. For safety a feedback ANN forcefree control was installed in the meal assistance robot. Both controllers have taken fully into account the influence of human arm upon the meal assistance robote and they can be switched smoothly based on the external force induced by the challenged person arm. By the experimental and simulation work of this method for an actual meal assistance robote the effectiveness of the proposed method was verified.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2001.04a
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pp.234-238
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2001
A lot of researches have been done in teleoperation field. For accurate and reliable teleoperation, force reflection is required so that the master can feel the same force, which is measured at reflection have been applied to most of the master device. Therefore the master can not control the force exerted by the slave robot to the environment. But some tasks such as an insertion with very small tolerance, skewing bolt and so forth, require the force command from the master.
Pak, Myeong Suk;Kim, Kyu Tae;Koo, Mo Se;Ko, Young Jun;Kim, Sang Hoon
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.11
no.5
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pp.221-228
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2022
With the application of artificial intelligence technology, robots can provide efficient services in real life. Unlike industrial manipulators that do simple repetitive work, this study presented design methods of 6 degree of freedom robot arm and intelligent object search and movement methods for use alone or in collaboration with no place restrictions in the service robot field and verified performance. Using a depth camera and deep learning in the ROS environment of the embedded board included in the robot arm, the robot arm detects objects and moves to the object area through inverse kinematics analysis. In addition, when contacting an object, it was possible to accurately hold and move the object through the analysis of the force sensor value. To verify the performance of the manufactured robot arm, experiments were conducted on accurate positioning of objects through deep learning and image processing, motor control, and object separation, and finally robot arm was tested to separate various cups commonly used in cafes to check whether they actually operate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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