This paper proposes a low-cost robotic surgery system composed of a general purpose robotic arm, an interface for daVinci surgical robot tools and a modular haptic controller utilizing smart actuators. The 7 degree of freedom (DOF) haptic controller is suspended in the air using the gravity compensation, and the 3D position and orientation of the controller endpoint is calculated from the joint readings and the forward kinematics of the haptic controller. Then the joint angles for a general purpose robotic arm is calculated using the analytic inverse kinematics so that that the tooltip reaches the target position through a small incision. Finally, the surgical tool wrist joints angles are calculated to make the tooltip correctly face the desired orientation. The suggested system is implemented and validated using the physical UR5e robotic arm.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.19
no.12
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pp.2353-2363
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1994
This paper is concerned with the design of a robust digital controller using reduced-order observer on a robotic manipulator under the disturbance. In most cases of robotic manipulator since all state vectors are not measurable, the unmeasurable state vectors must be estimated or reconstructed. Other problems are caused by the nonlinear element like as nondifferentiable Coulomb friction, disturbance due to the gravitational pull, and the torsional spring effect of a link between the drive motor and the manipulator arm. The controller is based on feeding back the observable variables and the estimated state variables which are generated by the observer, and augmenting the system by additional discrete integrators. The feedback gain parameters are obtained by first applying the optimal control theory and then readjusting the feedback parameters to eliminate the limit cycle by using describing Function for nonlinear hybrid system.
Kim, Jae-Hoon;Kim, Seung-Ho;Kim, Dae-Sik;Park, Kang-Sik;Lee, Heung-Ho;Han, Sang-Ok
Proceedings of the KIEE Conference
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2005.07e
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pp.118-120
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2005
Nowadays, economical and social environments are changing to the type of an advanced country for development of techniques in power industry. So most of workers are recently avoiding the 3D works and asking for safety of working environment, etc. in highly dangerous parts such as hot line working on distribution lines, especially. Therefore, most advanced countries are using the support-arm or robotic systems on distribution line works for securing the construction reliability, economical feasibility and protection of linemen from the electric shock and so forth. In special Japanese electric power companies are using the robotic system named manipulator. In Korea, a support-arm has been developed for safety and facility in live working on distribution lines but not widely supplied. In this paper we will introduce development cases of support arm and manipulator robot for live working on distribution lines.
This paper presents a control scheme for the motion of a 2 DOF robot manipulator. Robot manipulators are multivariable nonlinear systems. Fuzzy logic is avaliable human-like control without complex mathematical operation and is suitable to nonlinear system control. In this paper, Implementation of fuzzy logic control of robotic manipulators shows. Algorithm has been performed with simulation packages MATRIXx and SystemBuild.
The ability of a robotic manipulator to recognize the shape of an object by feeling its band around the object is useful in many applications. Two-dimensional object contour tracking by force feedback is described. The system consists of IBM PC/AT, PUMA 560 manipulator, PUMA controller and a tip sensor. Position control is accomplished by using VAL command and the unmodified PUMA controller. A contour tracking algorithm is developed and tested on three different types of objects. The experimental results show that the objects' shapes can be successfully identified.
Park, Jun-Woo;Song, Seung-Joon;Lee, Jung-Chan;Choi, Hyuk;Lee, Jung-Joo;Choi, Jae-Soon
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.7
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pp.1417-1426
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2011
Radiofrequency ablation through cardiac catheterization is one of minimally invasive intervention procedures used in drug resistant arrhythmia treatment. To facilitate more accurate and precise catheter navigation, systems for robotic cardiac catheter navigation have been developed and commercialized. The authors have been developing a novel robotic catheter navigation system. The system is a network-based master-slave configuration 3-DOF (Degree-Of-Freedom) robotic manipulator for operation with conventional cardiac ablation catheter. The catheter manipulation motion is composed of the translation (forward/backward) and the roll movements of the catheter and knob rotation for the catheter tip articulation. The master manipulator comprises an operator handle compartment for the knob and the roll movement input, and a base platform for the translation movement input. The slave manipulator implements a robotic catheter platform in which conventional cardiac catheter is mounted and the 3-DOF motions of the catheter are controlled. The system software that runs on a realtime OS based PC, implements the master-slave motion synchronization control in the robot system. The master-slave motion synchronization performance tested with step, sinusoidal and arbitrarily varying motion commands showed satisfactory results with acceptable level of steady state error. The developed system will be further improved through evaluation of safety and performance in in vitro and in vivo tests.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.12
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pp.162-168
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1998
The traditional robot manipulators are actuated by continuous range of motion actuators such as motors or hydraulic cylinders. However, there are many applications of mechanisms and robotic manipulators where only a finite number of locations need to be reached, and the robot's trajectory is not important as long as it is bounded. Binary manipulator uses actuators which have only two stable states. As a result, binary manipulators have a finite number of states. The number of states of a binary manipulator grows exponentially with the number of actuators. This kind of robot manipulator has some advantage compared to a traditional one. Feedback control is not required, task repeatability can be very high, and finite state actuators are generally inexpensive. And this kind of robot manipulator has a fault tolerant mechanism because of kinematic redundancy. This paper develops algorithms for kinematics and workspace analysis of a binary manipulator.
In this study, a robotic manipulator for harvesting cucumber was developed. The objective of this research was to design and to construct a robotic manipulator specifically tailored to harvest cucumber in the greenhouse. The system was consisted of an integrated end-efffctor, an image processing system and a controlling system. Especially, the image processing system detected the quality of cucumber within each plant in order for the computer to furnish harvest instructions to the manipulator. In all tests of cucumber, the success rate for cucumber harvest was 84% in the greenhouse. End-effector, image processing system and controlling system showed good performance. Based on the results of this research the following recommendations are made for further study. Besides harvesting cucumbers, the oldest leaves, creepers and the youngest small side leaves need to be removed.
This paper presents the tracking control method of robotic systems with uncertainties using self recurrent wavelet neural network (SRWNN) via the backstepping design technique. The SRWNN is used as the uncertainty observer of the robotic systems. The adaptation laws for weights of the robotic systems are induced from the Lyapunov stability theorem, which are used for on-line controlling robotic systems. Computer simulations of a three-link robot manipulator with uncertainties verify the validity of the proposed SRWNN controller.
This paper proposes a intelligent gain and boundary layer based sliding mode control (SMC) method for robotic systems with unknown model uncertainties. For intelligent gain and boundary layer, we employ the self recurrent wavelet neural network (SRWNN) which has the properties such as a simple structure and fast convergence. In our control structure, the SRWNNs are used for estimating the width of boundary layer, uncertainty bound, and nonlinear terms of robotic systems. The adaptation laws for all parameters of SRWNNs and reconstruction error bounds are derived from the Lyapunov stability theorem, which are used for an on-line control of robotic systems with unknown uncertainties. Accordingly, the proposed method can overcome the chattering phenomena in the control effort and has the robustness regardless of unknown uncertainties. Finally, simulation results for the three-link manipulator, one of the robotic systems, are included to illustrate the effectiveness of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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