An electric motor is the one of the most important parts in robot systems, which mainly drives the wheel of mobile robots or the joint of manipulators. According to the requirement of motor performance, the controller type and parameters vary. For the wheel driving motors, a speed tracking controller is used, while a position tracking controller is required for the joint driving motors. Moreover, if the mechanical parameters are changed or a different motor is used, we might have to tune again the controller parameters. However, for the beginners who are not familiar about the controller design, it is hard to design pertinently. In this paper, we develop a nominal robust controller model for the velocity tracking of wheel driving motors and the position tracking of joint driving motors based on the disturbance observer (DOB) which can reject disturbances, modeling errors, and dynamic parameter variations, and propose the methodology for the determining the least control parameters. The proposed control system enables the beginners to easily construct a controller for the newly designed robot system. The purpose of this paper is not to develop a new controller theory, but to increase the user-friendliness. Finally, simulation and experimental verification have performed through the actual wheel and joint driving motors.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.13
no.10
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pp.94-104
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1996
This paper presents a new approach to the design of adaptive control system using DSPs(TMS320C31) for robotic manpulators to achieve accurate trajectory tracking by the joint angles Digital signal processors are used in implementing real time adaptive control algorithms to provide an enhanced motion control for robotic manipulators. In the proposed contorl scheme, adaptation laws are derived from the improved Lyapunov second stability analysis method based on the adaptive model reference control theory. The adaptive controller consists of an adaptive feedforward controller, feedback controller, and PID type time varying auxillary control elements. The proposed adaptive control scheme is simple in structure, fast in computation, and suitable for implementation of real-time control. Morever, this scheme does not require an accurate dynamic modeling nor values of manpipulator parameters and payload. Performance of the adaptive controller is illustated by simulation and experimental results for a SCARA robot.
In this paper, Nonlinear VSS control based on bang-bang control concept is derived under the assumption that the control input is bounded. We try to derive control algorithm which has almost same performance as the time optimal control. We focus this control scheme on the real implementation of DC motor position controller of flexible link, i.e. we obtain the switching curves from the real data of DC motor system operating under the full maximum and minimum applied voltages. State space is separated into several regions and we set different switching surfaces in each region to reduce chattering problem. The efficiency of the proposed controller is compared with PID controller and it is shown that the controller converges fast than PID controller without chattering. The hybrid controller scheme is also proposed not only to control the position of hub but also to reduce the vibration of end tip of flexible link.
Since surgery is usually a difficult task because of physiological tremor, eye strain, and tremor, contagious and radioactive hazard, it is necessary to develop micro-surgery telerobotic system using improved tools suitable for their specific tasks. Nowadays the growth of interest on microsurgery and medical applications of robotics has been so rapid. But the medical robots are only practical applications of the industrial robots. This paper identifies five general areas of advanced microsurgery based on the current technological background and expertise, and analyzes the motion, tool and accuracy with respect to microsurgery task, and proposed the criteria to evaluate micro-surgical manipulator. The analysis of microusrgery can be heplful to clarify some basic concept and design of micro-surgical manipulators. With these data we will alos propose an efficient in-parallel-platform manipulator having special kinematic structrue structure suitable for microsurgery.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.29B
no.11
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pp.36-45
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1992
A numerical trajectory planning method for path-constrained trajectory planning is proposed which ensures collision-free and time-optimal motions for two robotic manipulators with limited actuator torques and velocities. For each robot, physical constraints of the robots such as limited torques or limited rotational velocities of the actuators are converted to the constraints on velocity and acceleration along the path, which is described by a scalar variable denoting the traveled distance from starting point. Collision region is determined on the coordination space according to the kinematic structures and the geometry of the paths of the robots. An Extended Coordination Space is then constructed` an element of the space determines the postures and the velocities of the robots, and all the constraints described before are transformed to some constraints on the behaviour of the coordination-velocity curves in the space. A dynamic programming technique is them provided with on the discretized Extended Coordination Space to derive a collision-free and time-optimal trajectory pair. Numerical example is included.
The Sliding Mode Control of Variable Structure System is applied to robot manipulators or servo system for its merits of robustness to variable system parameters and disturbances. But Switching frequency of control input is excessively high during sliding mode operation. In this paper, a new control algorithm usings fuzzy logic is proposed to solve this problem. With the proposed algorithm, a dc motor speed control system has been simulated and the result shows expected performances.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.11
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pp.1809-1818
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1997
Mathematical models of industrial robots or manipulators are highly nonlinear equations with nonlinear coupling between the variables of motion. As the working speed has been fast, the effects of nonlinear terms have become serious. So the control algorithm based on approximately linearized equation looses the efficiency. In order to design the control law for the nonlinear models, Hunt-Su's nonlinear transformation method and Marino's feedback equivalence condition are used with linear quadratic regulator(LQR) theory in this study. Nonlinear terms of the system are eliminated and coupled terms are decoupled by this feedback law. This method is applied to a 3-D.O.F. vertical articulated manipulator by both experiments and simulations and compared with PID control which is widely used in the industry.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.39
no.4
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pp.414-427
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1990
This paper presents the development of the graphic simulator for an assembly workcell. The assembly workcell consists of two PUMA 560 manipulators, a conveyor belt system, a work table, and a vision sensor. In this study, the Petri Net theory is applied to model the assembly workcell and to construct the simulator. The event scheduling approach is used to simulate the cell. In order to show the graphic display of the simulation process, robot modelling, component modelling, and world modelling are included. The developed simulator is used to display the transition of the system state during the simulation. It is also used as a tool in selection the best resource states by studying the performance of the system as the resource states are changed.
The inverse kinematic solutions for redundant manipulators using the optimality augmented resolution schemes have been used without investigating the characteristics of the optimal solutions. The questions with this kind of resolution methods are answered in this paper, that is (i) the characteristics of solutions, (ii) of algorithmic singularities, (iii) their dimensionality, and (iv) the invariance of the characteristics during resolutions. 3-DOF planar redundant robot is analyzed when the inverse kinematic method is applied with the manipulability as an example.
The presence of joint elasticity or the arm flexibility causes low damped oscillatory position error along a desired trajectory. We utilize a stochastic model for describing the fast dynamics and the approximation error. A second order shaping filter is synthesized such that its spectrum matches that of the fast dynamics. Augmenting the state vector of slow part with that of shaping filter, we obtain a nonlinear dynamics to which a Gaussian white noise is injected. This modeling approach leads us to the design of an extended Kalman filter(KEF) and a linear quadratic Gaussian(LQG) control scheme. We present the simulation results of this control method. The simulation results show us that our Kalman filtering approach is one of prospective methods in controlling the flexible arms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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