In recent years, robots have been used widely in industrial field and have been expanded as a result of continuous research and development for high-speed and miniaturization. The goal of this paper is to design the serial manipulator through kinematic analysis and to control the position and orientation of end-effector with respect to time. In general, a structure of industrial robot consists of several links connected in series by various types of joints, typically revolute and prismatic joints. The movement of these joints is determined in inverse kinematic analysis. Compared to the complicated structure of parallel and hybrid robot, open loop system retains the characteristic that each link is independent and is controlled easily. AC servo motor is used to place the robot end-effector toward the accurate point with the desired speed and power while it is operated by position control algorithm. The robot end-effector should trace the given trajectory within the appropriate time. The trajectory of end-effector can be displayed on the monitor of general personal computer through Opengl program.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.10
no.3
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pp.161-172
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2007
This article suggests an inverse kinematics analysis of a two degree of freedom spatial parallel motion simulator and design methodology of the robust PID controller. The parallel motion simulator consists of a fixed base and a moving frame connected by two serial chains, with each serial chain containing one revolute joint and two passive spherical joint. First, an inverse kinematics problems are solved in order to find the joint variable necessary to bring the end effector to track the desired trajectory. Second, an inverse optimal PID controller is proposed to track trajectories in the face of uncertainty. And the $H_{\infty}$ optimality and robust stability of the closed-loop system is acquired through the PID controller. Finally numerical results show the effectiveness of the PID controller that is designed by square/linear tuning laws.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.2
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pp.171-177
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2010
This paper presents the development of a new 6-DOF parallel-kinematic motion simulator. The moving platform is connected to the fixed base by six P-S-U (Prismatic-Spherical-Universal) serial chains. Comparing with the well-known Gough-Stewart platform-type motion simulator, it uses commercialized linear actuators mounted at the fixed base whereas a 6-UPS manipulator uses telescopic linear ones. Therefore, the proposed motion simulator has the advantages of easier fabrication and lower inertia over a 6-UPS counterpart. Furthermore, since most forces acting along the legs are transmitted to the structure of linear actuators, smaller actuation forces are required. The inverse position and Jacobian matrix are analyzed. In order to further increase workspace, inclined arrangement of universal joints is introduced. The optimal design considering workspace and force transmission capability has been performed. The prototype motion simulator and PC-based real-time controller have been developed. Finally, position control experiment on the prototype has been performed.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.3
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pp.360-371
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1998
In this paper, output precision characteristics of a planar 6 degree-of-freedom parallel mechanisms are investigated, where the 6 degree-of-freedom mechanism is formed by adding an additional link along with an actuated joint in each serial subchain of the planar 3 degree-of-freedom parallel mechanism. Kinematic analysis for the parallel mechanism is performed, and its first-order kinematic characteristics are examined via kinematic isotropic index, maximum and minimum input-output velocity transmission ratios of the mechanisms. Based on this analysis, two types of planar 6 degrees-of-freedom parallel manipulators are selected. Then, dynamic characteristics of the two selected planar 6 degree-of-freedom parallel mechanisms, via Frobenius norms of inertia matrix and power modeling array, are investigated to compare the magnitudes of required control efforts of both three large actuators and three small actuators when the link lengths of three additional links are changed. It can be concluded from the analysis results that each of these two planar 6 degrees-of-freedom parallel mechanisms has an excellent control-in-the-small characteristics and therefore, it can be very effectively employed as a high-precision macro-micro manipulator when both its link lengths and locations of small and large actuators are properly chosen.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.12
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pp.1099-1105
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2000
The interactive bicycle simulator presented in this paper consists of a Stewart platform manipulator, magneto-rheological steering and braking devices, and a visual simulator. To provide a rider with reality, these devices should be controlled in real-time and motions of the devices and the visual should be also synchronized. If any of the devices and the visual gets unsynchronized due to significant blocking of control signals, the reality of the simulator is no longer secured. This paper presents communication protocols that minimize the blocked time of the control processes to guarantee the synchronization. The protocols are designed based on IPC (InterProcess Communications) of QNX, TCP/IP, and serial communication. The performance of the designed communication protocols is evaluated with the implemented bicycle simulator, and found satisfactory.
Most surgery illumination systems have been developed as passive systems. However, sometimes it is inconvenient to relocate the position of the illumination system whenever the surgeon changes his pose. To cope with such a problem, this study develops an auto-illumination system that is autonomously tracking the surgeon's movement. A 5-DOF serial type manipulator system that can control (X, Y, Z, Yaw, Pitch) position and secure enough workspace is developed. Using 3 ultrasonic sensors, the surgeon's position and orientation could be located. The measured data aresent to the main control system so that the robot can be auto-tracking the target. Finally, performance of the developed auto-illuminating system was verified through a preliminary experiment in the operating room environment.
Park, Kun-Woo;Kim, Tae-Sung;Lee, Min-Ki;Kyung, Jin-Ho
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2005.06a
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pp.638-642
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2005
This research develops the robot for the machining work. For machining work(cutting, milling, grilling, etc.), a robot manipulator is constructed by combining a parallel and a serial mechanism to increase stiffness as well as enlarge workspace. Based on the geometric constraints, this paper develops the formulation for inverse/direct kinematics and Jacobian to design and control a robot. Workspace is also analyzed to prove the advantage of the proposed robot.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.26
no.3
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pp.263-271
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2017
A captive trajectory simulation (CTS) system is used to investigate the separation behavior of the store model by moving the model to an arbitrary pose and position based on aerodynamic data. A CTS system operated inside a wind tunnel is designed to match the structure of the wind tunnel facility. As a result, each CTS system has different kinematic structure, and inverse kinematic analysis of the system is necessary. In this study, kinematic/inverse kinematic analysis for the CTS system with functional redundancy is performed. Inverse kinematic analysis with combined numerical and analytical approach is especially proposed. The suggested approach utilizes the redundancy to improve the safety of the system, and has advantages in real time analysis.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.3
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pp.309-316
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2000
A coordination method for a macro/micro robot with separate controllers is proposed and evaluated. The macro/micro robot system generally has independent controllers for the macro and the micro robot respectively. A controller for the coordination of the macro and the micro robot has been designed based on the stable independent controller of each system. The method and trajectory generation method is also proposed to track the moving desired position rapidly. The control method and trajectory generation method is also proposed to track the moving desired position rapidly. The control strategy has been implemented to the macro/micron robot system to evaluate the performance. The experimental results show that the proposed method for maintaining the micro robot within its workspace has uniform performance over the various range of the bandwidth and the proposed trajectory generator is shown to be efficient.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2005.05a
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pp.419-423
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2005
In microfactory, loading/unloading mechanism supply the row material to processing machines for manufacturing process such as pressing, cutting, plastic deformation. This mechanism for rnicrofactory is designed as modularity robot. Microfactory system have to be flexible structure for variety product item. For system flexibility, applied mechanisms are developed as moduality. Robot moduality needs the specific characteristics which are different from one of macro, typical robot system. In this paper, we discussed about the modularity robot. and proposed the loading/unloading mechanism for working in microfactory system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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