Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.11
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pp.1164-1169
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2014
This paper proposes an angle estimation of Segway robot for the slop driving. Most of Segway robot was controlled by pose control of keeping robot's balance and motor control of driving. In motor control, we analyzed Segway robot kinetically and estimated an angle of inclination using the velocity that depends on input force. In pose control, also, we used PD controller and evaluated a stability of controller through MATLAB simulation. Assuming the robot keeps its balance stably using controller, we could linearize dynamics. We could obtain the result through the experiment which estimates an angle using the velocity of Segway robot that is derived from linearized dynamics.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.15
no.2
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pp.126-131
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2015
Studies on the control of inverted pendulum type systems have been widely reported. This is because this type of system is a typical complex nonlinear system and may be a good model to verify the performance of a proposed control system. In this paper, we propose the design of two fuzzy logic control systems for the control of a Segway mobile robot which is an inverted pendulum type system. We first introduce a dynamic model of the Segway mobile robot and then analyze the system. We then propose the design of the fuzzy logic control system, which shows good performance for the control of any nonlinear system. In this paper, we here design two fuzzy logic control systems for the position and balance control of the Segway mobile robot. We demonstrate their usefulness through simulation examples. We also note the possibility of simplifying the design process and reducing the computational complexity. This possibility is the result of the skew symmetric property of the fuzzy rule tables of the system.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.7
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pp.656-663
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2007
A new dynamic balancing algorithm has been proposed to minimize the number of sensors necessary for the horizontal balancing of the mobile inverted pendulum while maintaining the same level of the commercial performance. The inverted pendulum technique is getting attention and there have been many researches on the Segway since the US inventor Dean Kamen commercialized. One of the major problems of the Segway is that many sensors are required for the control of the Segway, which results in the high price. In this research, a single gyro and a tilt sensor are fused to obtain the absolute tilt information, which is applied for the control of the mobile inverted pendulum. A dynamic balancing technique has been developed and applied for a robust control system against disturbances. The intelligent handling and stable curving of the Segway as a next generation mobile tool are verified with a human loading.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.15
no.4
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pp.232-239
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2015
Studies on the control of the inverted pendulum type system have been widely reported. This is because it is a typical complex nonlinear system and may be a good model for verifying the performance of a proposed control system. In this paper, we propose the design of some fuzzy logic control (FLC) systems for controlling a Segway-type mobile robot, which is an inverted pendulum type system. We first derive a dynamic model of the Segway-type mobile robot and then analyze it in detail. Next, we propose the design of some FLC systems that have good performance for the control of any nonlinear system. Then, we design two conventional FLC systems for the position and balance control of the Segway-type mobile robot, and we demonstrate their usefulness through simulations. Next, we point out the possibility of simplifying the design process and reducing the computational complexity,, which results from the skew symmetric property of the fuzzy control rule tables. Finally, we design two other FLC systems for position and balance control of the Segway-type mobile robot. These systems have only one input variable in the FLC systems. Furthermore, we observe that they offer similar control performance to that of the conventional two-input FLC systems.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.16
no.2
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pp.140-146
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2016
This paper proposes a control method of the Segway with unknown control coefficient and input saturation. To design a simple controller for the Segway with the model uncertainty, the prescribed performance function is used. Furthermore, an auxiliary variable is introduced to deal with unknown time-varying control coefficient and input saturation problem. Due to the auxiliary variable, function approximators are not used in this paper although all model uncertainties are unknown. Thus, the controller can be simple. From the Lyapunov stability theory, it is proved that all errors of the proposed control system remain within the prescribed performance bounds. Finally, the simulation results are presented to demonstrate the performance of the proposed scheme.
In this paper, the slope of the footplate is adjusted to compensate for the centrifugal force with a series elastic actuator (SEA) attached to the Segway's body to improve the cornering characteristics during turning. To ensure Segway's driving safety in the curvature motion, it is necessary to compensate for the centripetal force by tilting the footplate to generate inward force from gravity. When the footplate is tilted under the control of SEA, the vertical load on both wheels has been changed accordingly. The frictional force of the wheel has been changed by the change of the vertical force, which requires adjustment of driving torque to keep the curvature trajectory. That is, the driving torque has been controlled to keep the curvature trajectory considering the frictional force caused by the turning motion. Four SEAs are attached to the footplate to control the slope of the footplate and the real curvature motion has been demonstrated to verify the effects of SEAs in the high- speed curvature motion.
In this paper, we discuss how to design 2-wheeled mobile robot hard wares as reasonable and practical as possible. A segway type mobile robot consists of 2 wheels only, placed in parallel rather than horizon. 2-wheeled mobile robots make you overcome high cost and time consuming maintenance procedures of the robot by reducing the number of robot hardwares. The most challenging thing in a 2-wheeled mobile robot that has many more valid virtues than the traditional mobile robots is to make it balance itself whenever it stands still or goes forward. But balancing itself is not an easy matter and there are many researches and experiments on this issue. When researchers test theories on 2-wheeled mobile robots to improve its self balancing performance, they should consider how to design hard wares of that mobile robot. No matter how great those new theories are, if a testbed for those theories is not suitable, performance output would be poor and meaningless. In this point of view, to design a proper 2-wheeled mobile robot as a testbed is a very important issue with development of new theories. So we define 4 guide lines to design segway type mobile robots reasonably; about motor, battery, and MCU selection and shock-proof design with robust motor setting.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.5
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pp.440-445
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2010
This paper proposes a single accelerometer sensor control algorithm to mobile inverted pendulum, generally called 'Segway', and evaluates the performance of this system comparing to the conventional ones. The commercialized 'Prototype Segway-PT' is initially considered as a next-generation transport vehicle. However, this robot is operated by three gyroscopes and two accelerometers to control the posture and speed, and it requires the complex signal processing for fusing the two sets of data. As the result of this, the growth rate of market size of 'Segway' is slow because of its high price mainly. In this paper, the mobile inverted pendulum is operated by a single accelerometer to simplify the control system to lower the price. Low pass filter is one of the good sensors to reducing the variation of an accelerometer, but it has time delay. This time delay disturbs real-time mobile inverted pendulum control. Like this, other various algorithms are used for this system, but each one has its own weak point. So this paper proposes a new filtering method, median filter and EKF. Median filter is used to image processing to reject impulse elements like salt and pepper noise. As the major performance evaluation parameter for the accelerometer, the high-frequency to low frequency ratio from FFT (Fast Fourier Transform) is used. Effectiveness of the proposed algorithms has been verified through the real experiments and the results are demonstrated.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.11
no.8
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pp.2975-2982
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2010
In this paper, embedded control system of segway robot using model based design is presented. Design of control program in embedded system can be implemented simply and easily by model based design method using MATLAB/SIMULINK. Segway robot is consisted of a NXT Mindstorms controller, two DC servo motors, a ultrasonic sensor, a gyro sensor, and a light sensor. It is a unstable nonlinear system and has a control problem of body pitch angle. So controller of segway robot is designed using state feedback LQR control. It is confirmed through design and experiment of controller that the model based design method, that is not depend on target processor, has merits compared with the text based design in aspects such as a program development, an error detection/modify, and an insight of software structure.
Jo, Sung-Chan;Kang, Su-Min;Huh, Kyung-Moo;Joo, Young-Bok
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.50
no.1
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pp.285-290
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2013
As well as the advanced development of modern society, and the environmental problems caused by the use of fossil fuels is emerging. So do not reap the performance level of the car to be able to replace existing fossil fuel and low-emission energy and technology development are continually strives. Therefore, this study aims to present the direction of the new interface 21st century Mobile Auto Electric Segway technology in the field of security and disadvantages based. The Segway is a problem because the control itself skewed by certain slope where the slope in the wrong adjustment tipping. In this study, the year saw the introduction of two pressure sensors(Load cell) used to solve these drawbacks, according to the ratio of the weight control methods. In addition, the ramps operate in a straightforward, using an acceleration sensor and a gyro sensor in order to compensate for the slope value in free control method to study looked. Measured by calculating the value of the occupant's weight and according to the inclination of the pressure sensor pressure sensing experiment results this year, we can see that the control variable for the change in body weight is greater than the inclination. Segway is also easy to control, and the stability of the ramps, etc. As a result, created using a pressure sensor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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