International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권4호
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pp.419-428
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2007
This paper describes the development of a six-axis force/moment sensor with rectangular taper beams for an intelligent robot's wrist and ankle. In order to accurately push and pull an object with an intelligent robot's hand, and in order to safely walk with an intelligent robot's foot, the robot's wrist and ankle should measure three forces Fx, Fy, and Fz, and three moments Mx, My, and Mz simultaneously from the mounted six-axis force/moment sensor to the intelligent robot's wrist and ankle. Unfortunately, the developed six-axis force/moment sensor utilized in other industrial fields is not proper for an intelligent robot's wrist and ankle in the size and the rated output of the six-axis force/moment sensor. In this paper, the structure of a six-axis force/moment sensor with rectangular taper beams was newly modeled for an intelligent robot's wrist and ankle, and the sensing elements were designed by using the derived equations, following which the six-axis force/moment sensor was fabricated by attaching strain-gages on the sensing elements. Moreover, the characteristic test of the developed sensor was carried out by using the six-component force/moment sensor testing machine. The rated outputs from the derived equations agree well with those from the experiments. The interference error of the sensor is less than 2.87%.
Most serious patients who have the paralysis of their ankles can't use of their feet freely. But their ankles can be recovered by an ankle bending rehabilitation exercise and a ankle rotating rehabilitation exercise. Recently, the professional rehabilitation therapeutists are much less than stroke patients in number. Therefore, the ankle-rehabilitation robot should be developed. The developed robot can be dangerous because it can't measure the applied bending force and twisting moment of the patients' ankles. In this paper, the six-axis force/moment sensor for the ankle-rehabilitation robot was specially designed the weight of foot and the applied force to foot in rehabilitation exercise. As a test results, the interference error of the six-axis force/moment sensor was less than 2.51%. It is thought that the sensor can be used to measure the bending force and twisting moment of the patients' ankles in rehabilitation exercise.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권3호
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pp.5-11
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2002
This paper describes the methods for calibration and evaluation of the relative expanded uncertainty of a multi-axis force/moment sensor. In order to use the sensor in the industry, it should be calibrated and its relative expanded uncertainty should be also evaluated. At present, the confidence of the sensor is shown with only interference error. However, it is not accurate, because the calibrated multi-axis force/moment sensor has an interference error as well as a reproducibility error of the sensor, etc. In this paper, the methods fur calibration and for evaluation of the relative expanded uncertainty of a multi-axis force/moment sensor are newly proposed. Also, a six-axis force/moment sensor is calibrated with the proposed calibration method and the relative expanded uncertainty is evaluated using the proposed uncertainty evaluation method and the calibration results. It is thought that the methods fur calibration and evaluation of the uncertainty can be usually used for calibration and evaluation of the uncertainty of the multi-axis force/moment sensor.
This paper describes the calibration method and the evaluation method of relative expanded uncertainty for a multi-axis force/moment sensor. This sensor should be calibrated to be use in the industry. Now, the confidence of the calibration result is expressed with interference error. But it is no inaccurate, because an interference error, besides, a reproducibility error of the sensor, a error of this six-axis force/moment sensor calibrator, and so on. Thus, in order to accurately evaluate the relative expanded uncertainty of it, the concept of the uncertainty should be induced, and these errors must be contained in the relative expanded uncertainty. In this paper, the calibration method is exhibited and the evaluation method of the relative expanded uncertainty is also exhibited. And, a six-axis force/moment sensor was calibrated and the relative expanded uncertainty was evaluated.
Stroke patients can't use their hands because of the paralysis of their fingers. Their fingers are recovered by rehabilitating training, and the rehabilitating extent can be judged by grasping a spherical object. At present, the used object in hospital is only a spherical object, and can't measure the force of fingers. Therefore, doctors judge the rehabilitating extent by touching and watching at their fingers. So, the spherical object measuring system which can measure the force of their fingers should be developed. In this paper, the finger-force measuring system with a six-axis force/moment sensor which can measure the spherical-object grasping force is developed. The six-axis force/moment sensor was designed and fabricated, and the force measuring device was designed and manufactured using DSP (digital signal processing). Also, the grasping force test of men was performed using the developed finger-force measuring system, it was confirmed that the average force of men was about 120N.
Most serious stroke patients have the paralysis on their wrists, and can't use their hands freely. But their wrists can be recovered by rehabilitation exercises. Recently, professional rehabilitation therapeutists help stroke patients exercise their wrists in hospital. But it is difficult for them to rehabilitate their wrists, because the therapeutists are much less than stroke patients in number. Therefore, the wrist twist-exercise rehabilitation robot that can measure the twist force of the patients' wrists is needed and developed. In this paper, the six-axis force/moment sensor was designed appropriately for the robot. As a test result, the interference error of the six-axis force/moment sensor was less than 0.85%. It is thought that the sensor can be used to measure the wrist twist force of the patient.
This paper describes the development of a high-precision measuring device with DSP (digital signal processor) for the accurate measurement of the 6-axis force/moment sensor mounted to a humanoid robot's ankle. In order to walk on uneven terrain safely, the foot should perceive the applied forces Fx, Fy, and Fz and moments Mx, My, and Mz to itself, and control the foot using the measured them. The applied forces and moments should be measured from two 6-axis force/moment sensors mounted to the feet, and the sensor is composed of Fx sensor, Fy sensor, Fz sensor, Mx sensor, My sensor and Mz sensor in a body (single block). In order to acquire output values from twelve sensors (two 6-axis force/moment sensor) accurately, the measuring device should get the function of high speed, and should be small in size. The commercialized measuring devices have the function of high speed, unfortunately, they are large in size and heavy in weight. In this paper, the high-precision measuring device for acquiring the output values from two 6-axis force/moment sensors was developed. It is composed of a DSP (150 MHz), a RAM (random access memory), amplifiers, capacities, resisters and so on. And the characteristic test was carried out.
The forces and moments exerted on humanoid robot foot are important information for controlling or monitoring the robot. Multi-axis force/moment sensor can be installed under humanoid robot foot to measure forces and moments. The sensor should have large stiffness to support the robot weight and small size not to disturb the motion of the robot. In this paper, we designed a 6-aixs force/moment sensor which has good accuracy, large measuring range, and new compact structure. In addition, the proposed sensor is evaluated using analytical method and FEM(Finite Elements Method) method. Finally, it turned out that it has good performance.
This paper describes a humanoid robot's intelligent foot with two six-axis force/moment sensors. The developed humanoid robots didn't get the intelligent feet for walking on uneven surface safely. In order to walk on uneven surface safely, the robot should measure the reaction forces and moments applied on the sales of the feet, and they should be controlled with the measured the forces and moments. In this paper, an intelligent foot for a humanoid robot was developed. First, the body of foot was designed to be rotated the toe and the heel to all directions, second, the six-axis force/moment sensors were manufactured, third, the high-speed controller was manufactured using DSP(digital signal processor), fourth, the humanoid robot's intelligent foot was manufactured using the body of foot, two six-axis force/moment sensors and the high-speed controller, finally, the characteristic test of the intelligent foot was carried out. It is thought that the foot could be used for a humanoid robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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