In this paper, we present a comprehensive study for the development of quadruped walking robot. To understand the walking posture of a tetrapod animal, we begin with a careful observation on the skeletal system of tertapod animals. From taking a side view of their skeletal system, it is noted that their fore limbs and hind limbs perform characteristic roles during walking. Moreover, the widths of footprints and energy efficiency in walking have a close relationship through taking a front view of their walking posture. According to these observations, we present a control method where the kinematical solutions are not necessary because we develop a new rhythmic gait pattern for the quadruped walking robot. Though the proposed control method and rhythmic pattern are simple, they can provide the suitable motion planning for the robot since the resultant movement is based on the animal's movements. The validity of the proposed idea is demonstrated through dynamic simulations.
This paper purposed that verify the validity of Petri Net method for control progressive increase of system complexity, before extend the realized single robot system to multi-robot system. An autonomous mobile robot(AMR) needs decision making, motion control, path planning, tracking a path, obstacle avoidance, and sensor fusion, to complete its task. An AMR integrates and operates these technics through a consistent command system. An error in a command hierarchy which is like duplication or omission of a control command hierarchy for each module results in serious problems. This paper minimizes the error by modeling each module and whole system using Petri Net graphical representation and applies it to the exploration task of an AMR
In the process of developing an industrial robot, various simulations should be conducted to evaluate the driving, movement, and performance of the robot. Space and time constraints exist to manufacture existing robots and implement various simulations, and efficiency is reduced due to high costs. To solve this problem, many simulations can be conducted by implementing the same movement and working environment as the real environment in virtual reality using digital twin technology. This study proposes a process for establishing a digital twin model of automated layout robots. Using the digital twin model, it is expected that it will not only evaluate the hardware performance of the robot in the future, but also verify the robot's algorithms such as motion planning and work process, identify and solve potential problems in advance, and prevent problems caused by software.
Approximation of a Cartesian straight line motion with linear interpolation in the joint space has many desirable advantages and applications. But inappropriate determination of the corresponding subtravelling and transition times makes such joint-trajectories violate the input torque/force constraints. An approach that can overcome this difficult and yield the joint trajectories utilizing the allowable maximum input torque/force is established in this paper. The effectiveness of these results is demonstrated by using a three-joint revolute manipulator.
Water running animals such as basilisk lizards have an advantage of high-speed movement and high power efficiency on water; so researchers in robotic fields have been interested in the water running locomotion. This paper presents prototype-design and experimental study on the fourand six-legged water running robot. Based on the previously proposed quadruped water running robot, we assemble a hexapedal water running robot. The legs of the water running robot are designed based on four-bar parallel link for repeated motion along to pre-defined path. Stability performance of the quadruped and hexapedal water running robot are investigated by experiments on rolling criterion. As a result, hexapedal robot performs better stability than quadruped robot. Based on the hexapedal robot design, we are planning to optimize the position of legs and operating frequency.
This study treats the method for kinematic modeling of the biped walking robot, for synthesizing various gait trajectories, and for calculating adequate values of the joint torque inside the stable region. To synthesize various and anthropomorphic walking easily, the gait trajectory is specified by a set of ten walking prameters, and the trunk motion equation is derived by the zero moment point and the gait trajectory. By distributing ground reaction force and moment reduced at the zero moment point to the both feet, the joint torque equation can be derived readily, and according to this equation, the joint torque to stable walking can be computed.
This paper describes an efficient path generation method for area coverage. Its applications include robots for de-mining, cleaning, painting, and so on. Our method is basically based on a divide and conquer strategy. We developed a novel cell decomposition algorithm that divides a given area into several cells. Each cell is covered by a robot motion that requires minimum time to cover the cell. Using this method, completeness and time efficiency of coverage are easily achieved. For the completeness of coverage in dynamic environments, we also propose a path following method that makes the robot cover missed areas as a result of the presence of unknown obstacles. The effectiveness of the method is verified using computer simulations.
Getting on and off an elevator is one of the most important parts for multi-floor navigation of a mobile robot. In this study, we proposed the method for the pose recognition of elevator doors, safe path planning, and motion estimation of a robot using RGB-D sensors in order to safely get on and off the elevator. The accurate pose of the elevator doors is recognized using a particle filter algorithm. After the elevator door is open, the robot builds an occupancy grid map including the internal environments of the elevator to generate a safe path. The safe path prevents collision with obstacles in the elevator. While the robot gets on and off the elevator, the robot uses the optical flow algorithm of the floor image to detect the state that the robot cannot move due to an elevator door sill. The experimental results in various experiments show that the proposed method enables the robot to get on and off the elevator safely.
Determining the motion using optimal technique about traveling time and trajectory planning has been studied often in recent years, but the study of determining the optimal robot dimensions is rare, the authors attempt to find out the least driving torques and energy as the optimization of link length ratio referred to 2R SCARA and 3R robot manipulators. For the given linear path with triangular velocity profile, the inverse kinematic and dynamic problems are examined in order to lead into solution of problem, which is suggested for optimal design of link lengths. Accordingly, optimal link length ratio is obtained with respect to each case.
자율적인 다개체 모바일 로봇 시스템에 관해 경로 계획과 충돌회피는 중요한 기능이며 동시에 협력과 협동적으로 주어진 일을 수행하는데 필요한 기능이다. 본 논문에서는 이러한 중요하고도 도전적인 문제를 다룬다. 제안된 방법은 포텐셜 필드 방법과 퍼지로직 시스템에 기반을 두고 있다. 첫째로, 전역경로 계획은 포텐셜 필드를 이용하여 로봇이 목적지까지 가는데 비용을 최소화할 수 있는 경로를 선택한다. 그러고 나서 지역경로 계획은 퍼지로직 시스템을 이용하여 정적이거나 동적인 장애물과의 충돌을 피하기 위해 전역경로에서 경로를 변경시킨다. 본 논문에서는 각각의 로봇은 독립적으로 목적지를 선택하며 동시에 다른 로봇은 동적인 장애물로 고려한다. 또한 장애물의 움직임을 예측할 필요도 없다. 이러한 과정은 각각의 로봇이 해당되는 목적지를 찾을 때 까지 지속된다. 이 방법을 테스트하기 위해 자율 다개체 로봇 시뮬레이터(AMMRS)를 개발했으며 시뮬레이션과 실험기반의 결과물을 제공한다. 본 결과는 다개체 모바일 로봇 시스템에 대하여 경로계획과 충돌회피 전략이 효율적이며 유용하다는 것을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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