Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.3
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pp.317-328
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2000
This paper presents an effective approach to collision-free motion planning of a robot in the work-space including time-varying obstacles. The free arc is defined as a set composed of the configuration points of the robot satisfying collision-free motion constraint at each sampling time. We represent this free arc with respect to the new coordinate frame centered at the goal configuration and there for the collision-free path satisfying motion constraint is obtained by connecting the configuration points of the free arc at each sampling mined from the sequence of free arcs the optimality is determined by the performance index. Therefore the complicated collision-free motion planning problem of a robot is transformed to a simplified SUB_Optimal Collision Avoidance Problem(SOCAP). We analyze the completeness of the proposed approach and show that it is partly guaranteed using the backward motion. Computational complexity of our approach is analyzed theoretically and practical computation time is compared with that of the other method. Simulation results for two cally and practical computation time is compared with that of the other method. Simulation results for two SCARA robot manipulators are presented to verify the efficacy of the proposed method.
A minimum-time trajectory planning for two robot arms with designated paths and coordination is proposed. The problem considered in this paper is a subproblem of hierarchically decomposed trajectory planning approach for multiple robots : i) path planning, ii) coordination planning, iii) velocity planning. In coordination planning stage, coordination space, a specific form of configuration space, is constructed to determine collision region and collision-free region, and a collision-free coordination curve (CFCC) passing collision-free region is selected. In velocity planning stage, normal dynamic equations of the robots, described by joint angles, velocities and accelerations, are converted into simpler forms which are described by traveling distance along collision-free coordination curve. By utilizing maximum allowable torques and joint velocity limits, admissible range of velocity and acceleration along CFCC is derived, and a minimum-time velocity planning is calculated in phase plane. Also the planning algorithm itself is converted to simple numerical iterative calculation form based on the concept of neural optimization network, which gives a feasible approximate solution to this planning problem. To show the usefulness of proposed method, an example of trajectory planning for 2 SCARA type robots in common workspace is illustrated.
Park, In-Man;Koo, Young-Mok;Jo, Sang-Young;Yang, Jun-Seok
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.18
no.3
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pp.181-190
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2015
This paper presents a new approach to control the position of robot arm in workspace a robot manipulator under unknown system parameters and bounded disturbance inputs. To control the motion of the manipulator, an inverse dynamics control scheme was applied. Since parameters of the robot arm such as mass and inertia are not perfectly known, the difference between the actual and estimated parameters was considered as a external disturbance force. To identify the known parameters, an improved robust control algorithm is directly derived from the Lyapunov's Second Method. A robust control algorithm is devised to counteract the bounded disturbance inputs such as contact forces and disturbing forces coming from the difference between the actual and the estimated system parameters. Numerical examples are shown using SCARA arm with four joints.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.3
no.4
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pp.350-356
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1997
It is desirable for autonomous robot systems to possess the ability to behave in a smooth and continuous fashion when interacting with an unknown environment. Although Q-learning requires a lot of memory and time to optimize a series of actions in a continuous state space, it may not be easy to apply the method to such a real environment. In this paper, for continuous state space applications, to solve problem and a triangular type Q-value model\ulcorner This sounds very ackward. What is it you want to solve about the Q-value model. Our learning method can estimate a current Q-value by its relationship with the neighboring states and has the ability to learn its actions similar to that of Q-learning. Thus, our method can enable robots to move smoothly in a real environment. To show the validity of our method, navigation comparison with Q-learning are given and visual tracking simulation results involving an 2-DOF SCARA robot are also presented.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1999.10a
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pp.148-153
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1999
In this paper, it is proposed the adaptive-sliding mode control technique which is new approach to implement the robust control of industrial robot manipulator with external disturbances and parameter uncertainties. Over the past decade, the design of advanced control systems for industrial robotic manipulators has been a very active area of research and two major design categories have emerged. Sliding mode control is a well-known technique for robust control of uncertain nonlinear systems. The robustness of sliding model controllers can be shown in continuous time, but digital implementation may not preserve robustness properties because the sampling process limits the existence of a true sliding mode. Adaptive control algorithm is designed by using the principle of the model reference adaptive control method based upon the hyperstability theory. The proposed control scheme has a simple structure is computationally fast and does not require knowledge of the complex dynamic model or the parameter values of the manipulator or the payload. Simulation results how that the proposed method not only improves the performance of the system but also reduces the chattering problem of sliding mode control. Consequently, it is expected that the new adaptive sliding mode control algorithm will be suited for various practical applications of industrial robot control system.
There are a variety of trajectory and control algorithms available for robot trajectory tracking. Before using the enhanced trajectory and control algorithms to reduce the tracking error, we introduce the new method which reduces the tracking error by clipping the joint velocity. A lot of robot trajectory tracking methods are proposed to enhance the robot tracking, but irregular tracking errors are always accompanied. Up to now, these irregular tracking errors are gradually but uniformly reduced by introducing more complicated control algorithms. It is intuitively obvious to reduce only the big errors selectively in the irregular ones for the better performance. By heuristic method, big tracking errors in these irregular ones are assumed mostly due to the fast moving of joint with respect to the same tracking and control method. So, in this paper, we introduce a new method which reduce the big tracking errors by clippings the joint velocity with the constraint of given path. Using this method, desired trajectory tracking is obtained within the far reduced error bound. Also, this method is successfully applied to generate the path-constrained error reducing trajectories for 2-axis SCARA type robot.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.40
no.2
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pp.19-25
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2003
For a class of multi-input multi-output nonlinear systems which perform a given task repetitively, an extended type of a direct leaning control (DLC) is proposed using the information on the (vector) relative degree of a multi-input multi-output system. Existing DLC methods are observed to be applied to a limited class of systems with the relative degree one and a new DLC law is suggested which can be applied to systems having higher relative degree. Using the proposed control law, the control input corresponding to the new desired output trajectory is synthesized directly based on the control inputs obtained from the learning process for other output trajectories. To show the validity and the performance of the proposed DLC, simulations are performed for trajectory tracking control of a two-axis SCARA robot.
The force/torque sensor for robot is developed. The compliance algorithm for peg-in-hole insertion task using the forec/troque sensor is developed. The system consists of an IBM PC, robot, force/torque sensor, strain meter, A/D board, and interface board. The IBM PC functions as a main processor and the robot controller as a slave processor. The sensor is constructed to measure $T_x$, $T_y$, $F_z$ which are necessary to precisely execute a peg-in-hole insertion task by SCARA type assembly robot. The outputs of sensor are analyzed. On the basis of the analysis, compliance algorithm for peg-in-hole insertion task is developed. Some comments concerning the development of wrist force/torque sensor and compliance algorithm are given.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.1
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pp.1-11
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1994
This paper presents an intelligent robotic control method for chamferless parts mating by integrating fuzzy control and neural network. The successful assembly task requires an extremely high position accuracy and a good knowledge of mating parts. However, conventional assembly method alone makes it difficult to achieve satisfactory assembly performance because of the complexity and the uncertainties of the process and its environments such as not only the limitation of the devices performing the assembly but also imperfect knowledge of the parts being assembled. To cope with these problems, an intelligent robotic assembly method is proposed, which is composed of fuzzy controller and learning mechanism based upon neural net. In this method, fuzzy controller copes with the complexity and the uncertainties of the assembly process, while neural network enhances the assembly scheme so as to learn fuzzy rules from experience and adapt to changes in environment of uncertainty and imprecision. The performance of the proposed assembly scheme is evaluted through a series of experiments using SCARA robot. The results show that the proposed control method can be effectively applied to chamferless precision parts mating.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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