A mobile robot in a nuclear power plant is usually needed to equip the ability of going up and down stairs for a some kind of inspection. For this purpose, it is necessary for the mobile robot to figure out the size of stairs laid on a navigation path to gurantee robot's moving freely. In this paper, to measure the size of stairs existing in front of a mobile robot we designed the stair size recognition unit which can measure the stair's height and width using an ultrasonic sensor and/or a CCD camera. Also to obtain higher reliability of ultrasonic sensing data we proposed the horizontal sensing method. On the assupmtions that the mobile robot generates a trajectory while ascending stairs, we simulated it on a IBM compatible computer. The result showed that the suggested method satisfied our purpose. In a stair size estimation, the detected stair's height error was about .+-.3mm, and width was about .+-.5mm.
Jang-hoon Shin;Hwang-Jae Lee;Dokwan Lee;Wan-hee Lee
Physical Therapy Rehabilitation Science
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제13권2호
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pp.205-212
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2024
Objective: The purpose of this study is to confirm the exercise effect when combining wearable exercise assist robot, Bot fit's resist mode (Samsung Electronics) and stair climbing. Design: Cross-section study Methods: Targeting 53 adults and seniors, foot pressure and muscle activity were measured when climbing 3-story stairs using foot pressure measurement equipment (W-insole Science System) and surface muscle activity measurement equipment (sEMG; FreeEMG, BTS Bioengineering, Italy) using Bot Fit's resist mode. All subjects were measured without wearing Bot Fit, and the data between the two conditions were compared and analyzed. Results: The front area(p<0.01) and middle area(p<0.05) foot pressures of adults significantly increased when wearing the Bot fit. Frontal area foot pressure significantly increased in elderly people with knee arthritis and obesity(p<0.05). The gastrocnemius activity in all subjects significantly decreased after wearing Bot Fit(p<0.01). In elderly people with knee arthritis, the muscle activity of the rectus femoris was significantly reduced(p<0.05)., and in obese elderly people, the muscle activity of the gastrocnemius muscle was significantly reduced(p<0.05). Conclusions: Based on the results of this study, it is possible to induce correct stair climbing posture when climbing stairs using Bot fit resistance mode. In particular, it is expected to be an effective exercise for strengthening muscle endurance by increasing the activity of the rectus femoris muscle.
IVarious driving mechanisms to adapt to uneven environment have been developed for many urban search and rescue (USAR) missions. A tracked mechanism has been widely used to maintain the stability of robot's pose and to produce large traction force on uneven terrain in this research area. However, it has a drawback of low energy efficiency due to friction force when rotating. Moreover, single tracked mechanism can be in trouble when the body gets caught with high projections, so the track doesn't contact on the ground. A transformable tracked mechanism is proposed to solve these problems. The mechanism is designed with several articulations surrounded by tracks, used to generate an attack angle when the robot comes near obstacles. The stair climbing ability of proposed robot was analyzed since stairs are one of the most difficult obstacles in USAR mission. Stair climbing process is divided into four separate static analysis phases. Design parameters are optimized according to geometric limitations from the static analysis. The proposed mechanism was produced from optimized design parameters, and demonstrated in artificially constructed uneven environment and the actual stairway.
This paper deals with the development of a deep-learning-based robot that recognizes various types of stairs and performs a mission to go up to the target floor. The overall motion sequence of the robot is performed based on the ROS robot operating system, and it is possible to detect the shape of the stairs required to implement the motion sequence through rapid object recognition through YOLOv4 and Cuda acceleration calculations. Using the ROS operating system installed in Jetson Nano, a system was built to support communication between Arduino DUE and OpenCM 9.04 with heterogeneous hardware and to control the movement of the robot by aligning the received sensors and data. In addition, the web server for robot control was manufactured as ROS web server, and flow chart and basic ROS communication were designed to enable control through computer and smartphone through message passing.
외골격 보행보조로봇은 로봇 시스템을 인체에 직접 착용하는 형태이므로 기구적인 측면에서는 인체 근골격 구조에 최적화된 메커니즘으로 구성되어야 하며, 제어적인 측면에서는 근골격계의 손상을 일으킬 수 있는 로봇의 부적합한 거동을 예방할 수 있는 안전장치를 갖추어야 한다. 외골격 보행보조로봇을 개발하기 위해서는 보행이나 근골격계의 거동특성에 대한 이해 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 최적화된 로봇시스템 설계를 위하여 구동장치의 관절력과 동력 용량을 예측하였으며 몇 가지 보행동작에 대한.관절거동특성을 파악할 수 있는 자료를 획득하였다. 평지보행을 제외한 나타나는 주요한 동작으로는 계단오르고 내리기, 안기, 서기, 경사면 걷기 등이 있다. 본 연구에서는 경사면 걷기를 제외한 모든 동작에 대한 동작 실험을 수행하고 분석하였다.
Kim, Dong-Hwan;Hong, Young-Ho;Kim, Sangsu;Jwa, Geun-Ho
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2002년도 ICCAS
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pp.104.3-104
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2002
A quadruped stair robot introduced here plays a role in monitoring and moving some place where an operator can not reach or when he may not keep watching. It has several features that travels and poses variable position by four caterpillars and quadruped typed arms, transmits an image and command data via RF wireless and network communication. The robot can balance itself when it moves up and down on a slope by using the quadruped mechanism. The robot vision scans ahead before it moves, and the captured image is transferred to a main computer via a RF image module. The main computer analyzes the obstacle, and when it is found the obstacle, the robot avoids from the obstacle and keep moving f...
The ability to overcome obstacles is necessary for field robots for various applications including the ability to climb stairs. While much research has been performed focusing on overcoming obstacles, the resulting robots do not have sufficient ability to overcome obstacles such as stairs. In this research, the purpose is to overcome relatively large obstacles by flipping locomotion through the modification of the stair climbing robotic platform of the previous research. We propose two scenarios to overcome large obstacles: a rear wheel driving system and an elevation system using a ball screw. The research is performed based on static analyses on obstacle-climbing. As the simulation results indicate, we determined the optimal posture of the robot for climbing obstacles for rear wheel driving. Also, an elevation system is analyzed for obstacle climbing. Between the two scenarios an elevation system is determined to reduce the operating torque of the actuator, and the prototype was recently assembled. The climbing ability of the robotic platform is verified. We expect the application area for this robotic platform will be in accident areas of nuclear power plants.
원자력시설에서 점검 및 보수작업을 위하여 이동로보트 KAEROT을 개발하였다. 이동로보트의 주행장치는 소차륜들이 부착된 유성차륜의 형태로 구성되어 높은 안정성을 유지하며 계단을 포함한 많은 장애물의 승하강이 가능하도록 설계하였다 본 논문에서는 로보트의 원격조작을 용이하게 하기 위하여 이동로보트의 기구학적 해석을 통하여 역기구학 해를 구하였고, 자동 계단승월 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 이동경로를 결정한 후 제안된 기준경로를 추종할 수 있도록 각 차륜의 각속도를 구하는 것이다. 제작 오차가 있는 실험실내 계단에 대하여 시뮬레이션 및 실험을 수행하였다. 제안된 알고리즘은 로보트 몸체의 경사각도를 낮게 유지시킬 수 있었고, 주행중 안정성을 높혀주었다.
A swarm-bot docking with two independent robots aiming at overcoming obstacles or climbing up/down stairs is introduced how it can be manufactured and controlled. Utilizing the fast mobility of the vehicle robot and cooperating between robots expands the applications of the robot. An algorithm for identifying the partner robot and its generic mechanism enabling the docking of two robots are addressed. The designed swarm-bot has advantages in terms of overcoming obstacle or stair climbing which is not easily implemented by a single robot, increasing the adaptability to the environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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