A telerobot offers a more engaging and enjoyable interaction with people at a distance by communicating via audio, video, expressive gestures, body pose and proxemics. To provide its potential benefits at a reasonable cost, this paper presents a telepresence robot system for video communication which can deliver speaker's head motion through its display stanchion. Head gestures such as nodding and head-shaking can give crucial information during conversation. We also can assume a speaker's eye-gaze, which is known as one of the key non-verbal signals for interaction, from his/her head pose. In order to develop an efficient head tracking method, a 3D cylinder-like head model is employed and the Harris corner detector is combined with the Lucas-Kanade optical flow that is known to be suitable for extracting 3D motion information of the model. Especially, a skin color-based face detection algorithm is proposed to achieve robust performance upon variant directions while maintaining reasonable computational cost. The performance of the proposed head tracking algorithm is verified through the experiments using BU's standard data sets. A design of robot platform is also described as well as the design of supporting systems such as video transmission and robot control interfaces.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.4
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pp.1164-1176
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1996
A magnetically levitated micro-positioner is implemented to avoid mechanical friction and increase precision. Since magnetic levitation system is inherently unstable, most concern is focused on a magnetic circuit design to increase the system dynamic stability. For this, the proposed levitation system is constructed by using an antagonistic structure which permits a simple design and robust stability. From the dynamic equations of motion, it is verified that the proposed magnetically levitated system is decoupled in 6 degree-of-freedom motion. Experimental results are presented in terms of time response and accuracy.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.9
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pp.1795-1802
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2009
Motion based serious game is a new style of game and exercise using hands, arms, head and whole body. At that time gamer's reachable movement space is an important game space and interaction happening place. We propose efficient game spatial division and analysis algorithm that gives special information for collision avoidance of game objects. We devide into 9 parts of game space and check the enemy position and upper, down, left and right side movement information of gamer and calculate optimal path for collide avoidance of the enemy. To evaluate the method, we implemented a motion base serious game that consists of a web cam, a player, an enemy, and we obtained some valid results of our method for the collision avoidance. The resole demonstrated that the proposed approach is robust. If movement information is in front of enemy, then the enemy waits and finds the place and runs to avoid collision. This algorithm can be used basic development of level control and effective interaction method for motion based serious game.
Ji, Sang-Won;Lim, Tae-Woo;You, Sam-Sang;Kim, Hwan-Seong
Journal of Power System Engineering
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v.17
no.3
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pp.72-81
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2013
Many articles have been published about a 2-degree of freedom model that includes the lateral and yaw motions for controller synthesis in intelligent transport system applications. In this paper, a 3-degree of freedom linear model that includes the roll motion is developed to design a robust steering controller for lane following maneuvers using ${\mu}$-synthesis. This linear perturbed system includes a set of parametric uncertainties in cornering stiffness and unmodelled dynamics in steering actuators. The state-space model with parametric uncertainties is represented in linear fractional transformation form. Design purpose can be obtained by properly choosing the frequency dependent weighting functions. The objective of this study is to keep the tracking error and steering input energy small in the presence of variations of the cornering stiffness coefficients. Furthermore, good ride quality has to be achieved against these uncertainties. Frequency-domain analyses and time-domain numerical simulations are carried out in order to evaluate these performance specifications of a given vehicle system. Finally, the simulation results indicate that the proposed robust controller achieves good performance over a wide range of uncertainty for the given maneuvers.
Twisted string actuators (TSAs) are tendon-driven actuators that provide high transmission ratios. Twisting a string reduces the length of the string and generates a linear motion of the actuators. In particular, TSAs have characteristic properties (compliance) that are advantageous for operations that need to interact with the external environment. This compliance has the advantage of being robust to disturbance in force control, but it is disadvantageous for precise control because the modeling is inaccurate. In fact, many previous studies have covered the TSA model, but the model is still inadequate to be applied to actual robot control. In this paper, we introduce a modified variable radius model of TASs and experimentally demonstrate that the modified variable radius model is correct compared to the conventional variable radius string model. In addition, the elastic characteristics of the TSAs are discussed along with the experimental results.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.6
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pp.403-410
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2016
This paper proposes a robust image-based visual servoing scheme using a nonlinear observer for a monocular eye-in-hand manipulator. The proposed control method is divided into a range estimation phase and a target-tracking phase. In the range estimation phase, the range from the camera to the target is estimated under the non-moving target condition to solve the uncertainty of an interaction matrix. Then, in the target-tracking phase, the feature point uncertainty caused by the unknown motion of the target is estimated and feature point errors converge sufficiently near to zero through compensation for the feature point uncertainty.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.7
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pp.654-661
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2015
Stairs are the most popular obstacles in buildings and factories. To enlarge the application areas of a field robotic platform, stair-climbing is very important mission. One important reason why a stair-climbing is difficult is that stairs are various in sizes. To achieve autonomous climbing of various-sized stairs, dynamic modeling is essential. In this research, an inverse dynamic modeling is performed to enable an autonomous stair climbing. Stair-climbing robotic platform with flip locomotion, named FilpBot, is analyzed. The FlipBot platform has advantages of robust stair-climbing of various sizes with constant speed, but the autonomous operation is not yet capable. Based on external constraints and the postures of the robot, inverse dynamic models are derived. The models are switched by the constraints and postures to analyze the continuous motion during stair-climbing. The constraints are changed according to the stair size, therefore the analysis results are different each other. The results of the inverse dynamic modeling are going to be used in motor design and autonomous control of the robotic platform.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.46
no.6
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pp.9-13
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2009
In the three axis control of Low Earth Orbit (LEO) satellite by using reaction wheel and gyro, a reaction wheel produces the control torque by the wheel speed or momentum, and a gyro carries out measuring of the attitude angle and the attitude angular velocity. In this paper, the dynamic modelling of LEO is consisted of the one from the rotational motion of the satellite with basic rigid body model and a flexible model, in addition to the reaction wheel model. A robust controller $(H_\infty)$ is designed to stabilize the rigid body and the flexible body of satellite, which can be perturbed due to disturbance, etc. The result obtained by $H_\infty$ controller is compared with that of the PI (Proportional and Integration) controller, which has been traditionally using for the stabilizing LEO satellite.
This work verifies the chaotic motion of a steer-by-wire vehicle dynamic system, and then elucidates an application of dither smoothing to control the chaos of a vehicle model. The largest Lyapunov exponent is estimated from the synchronization to identify periodic and chaotic motions. Then, a bifurcation diagram reveals complex nonlinear behaviors over a range of parameter values. Finally, a method for controlling a chaotic vehicle dynamic system is proposed. This method involves applying another external input, called a dither signal, to the system. The designed controller is demonstrated to work quite well for nonlinear systems in achieving robust stability and protecting the vehicle from slip or spin. Some simulation results are presented to establish the feasibility of the proposed method.
This paper proposes an optimal galloping trajectory which costs low energy and guarantees the stability of the quadruped robot. In the realization of the fast galloping, the trajectory design is important. As a galloping trajectory, we propose an elliptic leg trajectory, which provides simplified locomotion to complex galloping motions of animals. However, the elliptic trajectory, as an imitation of animal galloping motion, does not guarantee stability and minimal energy consumption. We propose optimization based on the energy and stability using a genetic algorithm, which provides the robust and global solution to a multi-body, highly nonlinear dynamic system. To evaluate and verify the effectiveness of the proposed trajectory, computer simulations were carried out.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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