This paper presents to accomplish successfully a multi-input real time control by applying control hierarchy for sliding mode of multi-joint manipulators whose nonlinear terms are regarded as disturbances. We- could simplify the dynamic equations of a manipulator and servo system, which are composed of linear elements and nonlinear elements, by assuming that nonlinear terms, which are Inertia term, gravity force term, Coriolis force term and centrifugal force term, are external disturbance. By simplifying that equation, we could easily obtain a control input which satisfy sliding mode of multi-input system. We proposed a new control input algorithm in order to decrease chattering by changing control input according as effect of disturbance if a control response become within allowance error range. In this experiments, we used DSP(Digital Signal Processor) controller to suppress chattering by time delay of calculation and to carry out real time control.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.1
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pp.41-47
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2000
A better tracking performance can be achieved, if visual sensors such as CCD cameras are used in controling a robot manipulator, than when only relative sensors such as encoders are used. However, for precise visual servoing of a robot manipulator, an expensive vision system which has fast sampling rate must be used. Moreover, even if a fast vision system is implemented for visual servoing, one cannot get a reliable performance without use of robust and stable inner joint servo-loop. In this paper, we propose a dynamic control scheme for robot manipulators with eye-in-hand camera configuration, where a dynamic learning controller is designed to improve the tracking performance of robotic system. The proposed control scheme is implemented for tasks of tracking moving objects and shown to be robust to parameter uncertainty, disturbances, low sampling rate, etc.
A robot manipulator is a nonlinear time varying MIMO system. Therefore, when a robot manipulator operates at high speeds, the performance of pursuing its trace becomes worse due to the increased nonlinearity of system. Several nonlinear control methods are introduced for solving this problem. But, these methods need a large amount of calculations, so it is necessary to use the controller equipped with a faster and more efficient processing ability. In this paper, we designed the Rhino XR-3 Robot Controller which controls five joints concurrently. To reduce the size of the controller and to control 6 dc-servo motors in real time, we use the TMS320c31, the high-speed digital signal processor.
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.
Robotics and automation are rapidly growing in the industries replacing human labor. The idea of robots replacing humans is positively influencing the business thereby increasing its scope of research. This paper discusses the development of an experimental platform controlled by a robotic arm through Robot Operating System (ROS). ROS is an open source platform over an existing operating system providing various types of robots with advanced capabilities from an operating system to low-level control. We aim in this work to control a 7-DOF manipulator arm (Robai Cyton Gamma 300) equipped with an external vision camera system through ROS and demonstrate the task of balancing a ball on a plate-type end effector. In order to perform feedback control of the balancing task, the ball is designed to be tracked using a camera (Sony PlayStation Eye) through a tracking algorithm written in C++ using OpenCV libraries. The joint actuators of the robot are servo motors (Dynamixel) and these motors are directly controlled through a low-level control algorithm. To simplify the control, the system is modeled such that the plate has two-axis linearized motion. The developed system along with the proposed approaches could be used for more complicated tasks requiring more number of joint control as well as for a testbed for students to learn ROS with control theories in robotics.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.2
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pp.414-430
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1996
In this paper, a new kinematic structure of a parallel manipulator with six Cartesian degrees of freedom is proposed. It consists of a platform which is connected to a fixed base by means of 3-PPSP(parameters P, S denote the prismatic, spherical joints) subchains. Each subchain has a link which is concected to a passive prismatic joint at the one end and a passive spherical joint at the other. The spherical joint is then attached to perpendicularly arranged prismatic actuators which are fixed at the base. The spherical joint is then attached to perpendicularly arranged prismatic actuators which are fixed at the base. This arrangement provides a basis to control all six Cartesian degrees of motion of the platform in space. Due to its efficient architecture, the colsed-form solutions of the inverse and forward kinematics can be obtained. As a consequence, this new kinematic structure can be servo controlled using simple inverse kinematics becaese forward kinematics allows for measuring the platform's position and orientation in Cartesian space. Furthermore, the proposed structure provides an effective functional workspace. Series of simulations are performed to verify the results of the kinematics analyses.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.10
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pp.3186-3198
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1996
When a robot is to have contact with its enviornment, such as a medi-care robot, it would be advantageous for the robot to have a high compliance. For this reason, a robot having not only a flexible link but also an actuator with compliance, is desirable. This paper is concerned with the position and vibration control of 1 degree of freedom flexible robot using a pneumatic artificial muscle actuator. The dynamics of the manipulator assumed to be and Euler-Bernoulli beam are derived on the basis of the linear mathematical modle. Although this pneumatic artifical muscle actuator has many merits for the compliance robot, it is difficult to make an effective control scheme of this system because of ths nonlinearity and uncertainty on the dynamics of the actuator. By designing a controller using .mu.-synthesis, robust performance against measurement noise, various modeling uncertainties on the dynamics of the servo valve, actuator and mainpulator, is achieved. The effectiveness of the proposed control method is illustrated through simulations and experiments.
Kim, Dae-Won;Lee, Won-Sik;Kyung, Kye-Hyun;Lee, Sang-Moo;Ko, Myoung-Sam;Lee, Bum-Hee
Proceedings of the KIEE Conference
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1988.07a
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pp.980-985
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1988
In this paper, a control system of the PUMA 560 robot manipulator using a PC (Personal Computer) is presented. The hardware of the designed control system is composed of IBM-PC/AT, interface board, selection board, interrupt generating circuit, and the servo control unit of the PUMA controller. A robot control library is developed using assembly and C language, and is composed of several low-level functions and arm interface routines, world model routines, arm kinematics routines, and motion command service routines. Using the designed library, joint interpolated motion and Cartesian interpolated motion of the PUMA robot manipulator are realized. In the future, our system is expected to be a very helpful basis and a useful tool for developing various control algorithms of robot manipulator using sensory information.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.6
no.4
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pp.54-64
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1997
This paper provides a practical control scheme called three-step input method in order to minimize both robot response time and the resulting residual vibration when the robot manipulator reaches its defined end point. This work is concerned with defining a simple practical method to utilize step inputs to achieve optimum response. The optimum response is achieved by using a self- adjusting input command function that is obtained during a real time processing . The practicality of this control scheme is demonstrated by using an analog computer to simulate a simulate a simple flexible robot and conventional servo controller. The experiments focus on point-to-point movement. Also, this method requires little computational effort through the intelligent use of conventional servo control technology and the robot's vibration characteristics.
Lee Young Chan;Jie Min Seok;Baek Joong Hwan;Lee Kang Woong
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.41
no.1
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pp.9-16
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2004
In this paper, we propose a robust controller for robot manipulators with parametric uncertainties using feature-based visual servo control system. In order to improve trajectory error of the robot manipulators due to the parameter variation, integral action is included in the dynamic control of part in inner subroutine of the control system. This integral action also reduces feature error in the steady state. The stability analysis of the closed-loop system is shown by the Lyapunov method. The effectiveness of the proposed method is shown by simulation and experimental results on the 5 link robot manipulator with two degree of freedom.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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