This paper presents a method to optimize motion planning for industrial manipulators with redundancy. For optimal motion planning, first of all, particular inverse kinematic solution is needed to improve efficiency for manipulators with redundancy working in various environments. In this paper, we propose three kinds of methods for solving inverse kinematics problems; numerical and combined approach. Also, we introduce methods for optimal motion planning using potential function considering the order of priority. For efficient movement in industrial settings, this paper presents methods to plan motions by considering colliding obstacles, joint limits, and interference between whole arms. To confirm improved performance of robot applying the proposed algorithms, we use two kinds of robots with redundancy. One is a single arm robot with 7DOF and another is a dual arm robot with 15DOF which consists of left arm, right arm with each 7DOF, and a torso part with 1DOF. The proposed algorithms are verified through several numerical examples as well as by real implementation in robot controllers.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.25
no.11
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pp.753-763
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2015
This paper proposes a decentralized robust adaptive neural network control scheme using multiple radial basis function neural networks for electrically driven robot manipulators with bounded input voltages in the presence of uncertainties. The proposed controller considers both robot link dynamics and actuator dynamics. Practically, the controller gain coefficients applied at each joint may be nonlinear time-varying and the input voltage at each joint is saturated. The proposed robot controller overcomes the various uncertainties and the input voltage saturation problem. The proposed controller does not require any robot and actuator parameters. The adaptation laws of the proposed controller are derived by using the Lyapunov stability analysis and the stability of the closed-loop control system is guaranteed. The validity and robustness of the proposed control scheme are verified through simulation results.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.2
no.3
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pp.34-40
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2001
Robot manipulator has highly nonlinear dynamics. Therefore the control of multi-link robot arms is a challenging and difficult problem. In this paper a decentralized adaptive fuzzy sliding mode scheme is developed for control of robot manipulators. The proposed scheme does not require an accurate manipulator dynamic model, yet it guarantees asymptotic trajectory tracking despite gross robot parameter variations. Numerical simulation for decentralized control of a 3-axis PUMA arm will also be included.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.7
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pp.669-672
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2012
This paper investigates an algorithm for robust fault diagnosis in robot manipulators. The TOSM (Third Order Sliding Mode observer) provides both theoretically exact observation and unknown fault identification without filtration. The EOI (Equivalent Output Injections) of the TOSM observers can be used as residuals for the problem of fault diagnosis and to identify the unknown faults. The obtained fault information can be used for fault detection, isolation as well as fault accommodation to the self-correcting failure system. The computer simulation results for a PUMA 560 robot are shown to verify the effectiveness of the proposed strategy.
Recently, personal robots and home robots are developing by many companies and research groups. It is considered that a general effective interface for user of those robots is speech or voice. In this paper, Japanese speech based man-machine interface system is discussed for reflecting the fuzziness of natural language on robots, by using fuzzy reasoning. The present system consists of the derivation part of action command and the modification part of the derived command. In particular, a unique problem of Japanese is solved by applying the morphological analyzer ChaSen. The proposed system is applied for the motion control of a robot manipulator. It is proved from the experimental results that the proposed system can easily modify the same voice command to the actual different levels of the command, according to the current state of the robot.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.5
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pp.702-712
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2008
This paper presents a novel approach for controlling electrically driven robot manipulators based on voltage control. The voltage-based control is preferred comparing to torque-based control. This approach is robust in the presence of manipulator uncertainties since it is free of the manipulator model. The control law is very simple, fast response, efficient, robust, and can be used for high-speed tracking purposes. The feedback linearization is applied on the electrical equations of the dc motors to cancel the current terms which transfer all manipulator dynamics to the electrical circuit of motor. The control system is simulated for position control of the PUMA 560 robot driven by permanent magnet dc motors.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2002.04a
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pp.173-179
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2002
This paper presents a new approach to the design of adaptive control system using DSPs(TMS320C50) fur robotic manipulators to achieve trajectory tracking angles. Digital signal processors are used in implementing real time adaptive control algorithms to provide motion for robotic manipulators. In the proposed scheme, adaptation laws are derived from the improved second stability analysis based on the indirect adaptive control theory. The proposed control scheme is simple in structure, fast in computation, an suitable fur implementation of real-time control. Moreover, this scheme does not require an accurate dynamic modeling, nor values of manipulator parameters and payload. Performance of the adaptive controller is illustrated by experimental results for a SCARA robot.
Kim, Byoyng-Ho;Oh, Sang-Rok;Suh, Il-Hong;Yi, Byung-Ju
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.8
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pp.703-709
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2000
This paper proposes a compliance control strategy for the robot manipulators accidentally interact-ing with an unknown environment. In this proposed method each in the diagonal stiffness matrix corre-sponding to the task coordinate in a Cartesian space is adaptively adjusted during contact along the corresponding axis based on the contact force with its environment. This method can be used for both unconstrained and constrained motions without any switching mechanism which often causes undesirable instability and/or vibrational motion of the end-effector. The experimental results show the effectiveness of the proposed method by employing a two link direct drive manipulator interacting with an unknown environment.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.3
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pp.249-256
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1999
The conventional robot manipulability is decomposed into linear manipulability and angular manipulability so that they may be analysed and visualized in easy way even in the case of 3 dimensional task space with 6 variables. After the Jacobian matrix is decomposed into linear part and angular part, constraint on joint velocities is transformed into linear task velocity and angular task velocity through the decomposed Jacobian matrices. Under the assumption of redundant robot manipulators, several optimization problems which utilize the redundancy are formulated to be solved by linear programming technique or sequential quadratic programming technique. After deriving the solutions of the optimization problems, we give graphical interpretations for the solutions.
This paper proposes a robust back-stepping control with polynomial-type PD input for flexible joint robot manipulators to overcome parameter uncertainty. In the first step, a fictitious control is designed with polynomial-type PD input for the rigid link dynamic by the H-infinity control method. In second and third steps, the other fictitious control and real control are designed using saturation control and polynomial-type PD input based on the Lyapunov's second method. In each step, the designed robust inputs satisfy the L2-gain, which is equal to or less than gamma in the closed loop system. In contrast with the previous researches, the proposed method proves performance relations with PD gain from the robust gain. The performance robustness of the proposed control is verified through a 2-DOF robot manipulator with joint flexibility.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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