본 논문은 뉴로제어 및 반복학습 제어기법에 기반한 미지의 비선형시스템의 적응학습제어 방법을 제안한다. 제안된 제어 시스템에서 반복학습제어기는 새로운 기준 궤적에 대해 시스템의 출력이 원하는 궤적으로 정확히 수렴하도록 하는 적응과 단기간 제어정보를 기억하는 기능을 수행한다. 상대차수만 알고 있는 미지 시스템에 대한 박복학습 법칙이 학습이득은 신경회로망을 이용하여 추정된다. 반복학습제어기에 의해 습득된 제어정보는 장기메모리에 기반한 앞먹임 뉴로제어기로 이전되어 누적기억됨으로써 과거에 겸험된 기준 궤적에 대해서는 신속하게 추종할 수 있도록 한다. 2자유도 매니퓰레이터에 적용하여 제안된 기법의 타당성을 검증한다.
This paper presents a technique to control a robot which has a flexible manipulator moving in a vertical plane. The flexible manipulator is modeled as an Euler-Bernoulli beam. Elastic deformation is represented using the assumed modes method. A comparison function which satisfies all geometric and natural boundary conditions of a cantilever beam with an end mass is used as an assumed mode shape. Lagrange's equation is utilized for the development of a discretized model. A control algorithm is developed using a simple PID control technique. The proportional, integral and derivative control gains are determined based on the dominant pole placement method and tuned to show no overshoot and having a short settling time. The effectiveness of the developed control scheme is showed experimentally. In the position control experiment, three different end masses are used. The experimental results shows little overshoot, no steady state error, and less than 2.5 second settling time in case of having an end mass which is equivalent to 45% of the total system weight. Also the residual vibration of the end point is effectively controlled.
Through the simultaneous localization and map building (SLAM) technique, a robot can create maps about its unknown environment while it continuously localizes its position. Grid maps and feature maps have been widely used for SLAM together with application of probability methods and POMDP (partially observed Markov decision process). But this approach based on grid maps suffers from enormous computational burden. Topological maps, however, have drawn more attention these days because they are compact, provide natural interfaces, and are easily applicable to path planning in comparison with grid maps. Some topological SLAM techniques like GVG (generalized Voronoi diagram) were introduced, but it enables the robot to decide only whether the current position is part of GVG branch or not in the GVG algorithm. In this paper, therefore, to overcome these problems, we present a method for updating a global topological map from the local topological maps. These local topological maps are created through a labeled Voronoi diagram algorithm from the local grid map built based on the sensor information at the current robot position. And the nodes of a local topological map can be utilized as the features of the environment because it is robust in light of visibility problem. The geometric information of the feature is applied to the extended Kalman filter and the SLAM in the indoor environment is accomplished. A series of simulations have been conducted using a two-wheeled mobile robot equipped with a laser scanner. It is shown that the proposed scheme can be applied relatively well.
기존에는 로봇 말단에 6축 힘/토크 센서를 부착하여 로봇의 힘제어 및 충돌감지를 수행하였지만, 이 방법은 매우 고가이고, 로봇의 몸체에서 발생한 충돌을 감지할 수 없었다. 이의 대안으로 각 관절에 관절 토크센서를 장착하였으나, 토크 측정 시에 발생하는 다양한 오차로 인하여 실제 적용에 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 정확한 토크 측정을 위한 관절 토크센서 및 이를 포함하는 관절모듈을 개발하였다. 제안된 관절모듈은 로봇에 인가되는 모멘트 부하를 지지하고, 조립 시 발생하는 응력을 감소시키기 위하여 토크센서에 디스크형 커플링을 첨가하여 원하는 회전토크만을 효과적으로 측정할 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 다양한 실험을 통하여 제안한 토크센서의 성능을 검증하였다.
본 연구에서 자동화된 기립 및 복귀 시스템이 적용된 직립주행이 가능한 이동로봇용 구동 플랫폼이 개발되었다. 종래 대부분의 이동로봇은 정역학적으로 안정된 평면형의 4륜 혹은 3륜 구동형으로 구성되어 있는데, 이러한 형태의 이동로봇은 방향 전환을 위해서 독립구동형 혹은 조향형 차륜을 갖추고 있다. 이동로봇이 매우 협소한 지형에서 직각으로 굽은 통로를 주행할 때, 이동로봇은 전후진을 반복하는 등 복잡한 조향동작을 필요로 하거나, 극단적인 경우, 물리적인 조향이 불가능한 경우에 처하게 된다. 직립주행이 가능한 이동로봇은 점유면적이 작은 직립된 상태로 몸체의 형상을 변형시켜 해당 지형을 원활하게 통과할 수 있다. 본 연구에서 기립(복귀)동작, 확인동작, 평형제어 순으로 각 단계가 수동으로 조작되었던 기립제어 단계가 몸체의 기울기 각도 검출로 자동화되어, 단일 자동제어로 조작되는 차륜형 역진자 시스템이 제안되었다.
This paper is a study on the Inverse dynamics of a one-1ink flexible robot arm which is control led by the transiational base motion. The system is composed of the flexible arm, the mobil stage, a DC servomotor, and a computer. The arm base is shifted so that the tip follows a desired path function. The tip Rotten is measured by the laser displacement sensor. The governing equations are based on the Bernoullie-Euler beam theory and solved by applying the Laplace transform method and then the numerical inversion method to the resulted equations. Tip responses obtained both theoretically and experimentally are in good agreement with the desired trajectory, which shows that the scheme of inverse dynamics is effective for the open-loop endpoint positioning of the flexible am driven by the translation stage.
In this paper, design and development experiences of a vision based robotic assembly system for electronic components are described. Specifically, the overall system consists of the following three subsystems each of which employs a 16 bit Preprocessor MC 68000 : supervisory controller, real-time vision system, and servo system. The three microprocessors are interconnected using the time shared common memory bus structure with hardwired bus arbitration scheme and operated as a master-slave type in which each slave is functionally fixed in view of software. With this system architecture, the followings are developed and implemented in this research; (i) the system programming language, called 'CLRC', for man-machine interface including the robot motion and vision primitives, (ii) real-time vision system using hardwired chain coder, (iii) the high-precision servo techniques for high speed de motors and high speed stepping motors. The proposed control system were implemented and tested in real-time successfully.
This paper presents a motion coordination of two robot manipulators coordinating an object. To coordinate the object, a force/position control scheme in a mode of leaer/follower is devised. The dynamics of the object are incorporated into the dynamics of the leader arm, which yields a reduced order model of two arm system. In order to regulate interaction forces between two arm, the dynamics of the follower arm are expressed as force dynamic equations such that a novel direct forces between two arms and two different type of bounded input disturbances, boundedness and asymptotic stability results based on a proposed Lyapunov function are shown. Also, a sufficient condition for a stability robustness is derived based on the Lyapunov approach.
Ultrasonic sensors have been widely used to recognize the working environment for a mobile robot. However, their intrinsic problems, such as specular reflection, wide beam angle, and slow propagation velocity, require an excessive number of sensors to be integrated for achieving the sensing goal. This paper proposes a new measurement scheme which uses only two sets of ultrasonic sensors to determine the location and the type of a target surface. By measuring the time difference between the returned signals from the target surface, which are generated by two transmitters with 1 ㎳ difference, it classifies the type and determines the size of the target surface. Since the proposed sensor system uses only two sets of ultrasonic sensors to recognize and localize the target surface, it significantly simplifies the sensing system and reduces the signal processing time so that the working environment can be recognized in real time.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제6권1호
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pp.62-75
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2008
Vision-based simultaneous localization and map building using a single camera, while compelling in theory, have not until recently been considered extensive in the practical realm of the real world. In this paper, we propose a simple framework for the monocular SLAM of an indoor mobile robot using natural line features. Our focus in this paper is on presenting a novel approach for modeling the landmark before integration in monocular SLAM. We also discuss data association improvement in a particle filter approach by using the feature management scheme. In addition, we take constraints between features in the environment into account for reducing estimated errors and thereby improve performance. Our experimental results demonstrate the feasibility of the proposed SLAM algorithm in real-time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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