Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.9
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pp.807-810
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2015
In this paper, a finite impulse response(FIR) fixed-lag smoother is proposed for discrete-time nonlinear systems. If the actual state trajectory is sufficiently close to the nominal state trajectory, the nonlinear system model can be divided into two parts: The error-state model and the nominal model. The error state can be estimated by adapting the optimal time-varying FIR smoother to the error-state model, and the nominal state can be obtained directly from the nominal trajectory model. Moreover, in order to obtain more robust estimates, the linearization errors are considered as a linear function of the estimation errors. Since the proposed estimator has an FIR structure, the proposed smoother can be expected to have better estimation performance than the IIR-structured estimators in terms of robustness and fast convergence. Additionally the proposed method can give a more general solution than the optimal FIR filtering approach, since the optimal FIR smoother is reduced to the optimal FIR filter by setting the fixed-lag size as zero. To illustrate the performance of the proposed method, simulation results are presented by comparing the method with an optimal FIR filtering approach and linearized Kalman filter.
In this paper, we describe the PTP notion of robot manipulators by neural networks. The PTP motion requires the inverse kinematic redline and the joint trajectory generation algorithm. We use the multi-layered Perceptron neural networks and the Error Back Propagation(EBP) learning rule for inverse kinematic problems. Varying the number of hidden layers and the neurons of each hidden layer, we investigate the performance of the neural networks. Increasing the number of learning sweeps, we also discuss the performance of the neural networks. We propose a method for solving the inverse kinematic problems by adding the error compensation neural networks(ECNN). And, we implement the neural networks proposed by Grossberg et al. for automatic trajectory generation and discuss the problems in detail. Applying the neural networks to the current trajectory generation problems, we can refute the computation time for trajectory generation.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2014.10a
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pp.837-839
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2014
In radar systems, information of three-dimensional (3D) trajectory is necessary for tracking targets. The information of 3D trajectory for a 3D radar can be obtained by estimating the azimuth angle, the elevation angle, and the distance. The estimated information of the angles and the distance has errors according to received signals. Since these errors affect performances of 3D radar systems, performance analysis of 3D radar for the angles and the distance errors is required. In this paper, the performance of 3D radar systems is analyzed by root mean square error (RMSE) between true trajectory information and the estimated trajectory information according to the angles and the distance errors.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.10
no.3
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pp.282-293
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2018
This paper attempts to address the motion parameter skip problem associated with three-dimensional trajectory tracking of an underactuated Autonomous Underwater Vehicle (AUV) using backstepping-based control, due to the unsmoothness of tracking trajectory. Through kinematics concepts, a three-dimensional dynamic velocity regulation controller is derived. This controller makes use of the surge and angular velocity errors with bio-inspired models and backstepping techniques. It overcomes the frequently occurring problem of parameter skip at inflection point existing in backstepping tracking control method and increases system robustness. Moreover, the proposed method can effectively avoid the singularity problem in backstepping control of virtual velocity error. The control system is proved to be uniformly ultimately bounded using Lyapunov stability theory. Simulation results illustrate the effectiveness and efficiency of the developed controller, which can realize accurate three-dimensional trajectory tracking for an underactuated AUV with constant external disturbances.
A collision-free trajectory planning algorithm is proposed to optimally coordinate two robots working in a common 3-D workspace. Each link of the two robots is modeled as a line segment and by their motion priority, one of the two robots is chosen as the master and the other the slave. And the one-step-ahead minimum distance between the two robots is computed by moving the master to the next location on its specified trajectory. Then the nominal trajectory of the slave is modified such that the distance between the next locations of the master and the slave must be larger than a prespecified allowable minimum distance. Here the weighted sum of the trajectory error and the joint motions of the slave is minimized by using the linear programming technique under the constraints that joint angle and velocity limits are not violated. To show the validity of the proposed algorithm, a numerical example is illustrated by employing a two dof's and a three dof's planar robots.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.15
no.3
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pp.94-102
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2023
Anomaly detection in human movements can improve safety in indoor workplaces. In this paper, we design a framework for detecting anomalous trajectories of humans in indoor spaces based on a variational autoencoder (VAE) with Bi-LSTM layers. First, the VAE is trained to capture the latent representation of normal trajectories. Then the abnormality of a new trajectory is checked using the trained VAE. In this step, the anomaly score of the trajectory is determined using the trajectory reconstruction error through the VAE. If the anomaly score exceeds a threshold, the trajectory is detected as an anomaly. To select the anomaly threshold, a new metric called D-score is proposed, which measures the difference between recall and precision. The anomaly threshold is selected according to the minimum value of the D-score on the validation set. The MIT Badge dataset, which is a real trajectory dataset of workers in indoor space, is used to evaluate the proposed framework. The experiment results show that our framework effectively identifies abnormal trajectories with 81.22% in terms of the F1-score.
The paesent paper deals with obtaining the properly mixed application critaeia for the manual mode, using computer graphic simulation, in order to recover the error effectively occurring in the advanced teleoperator work of man-robot system. In these experiments the error which is occurred during performing the automatic mode is recovered by the manual mode which is combined properly the operation by hyman with the operation by control program. The result shows an improvement availibility of the system by not only establishing an efficient combination of the manual mode according to trajectory planning but also recovering the error effectively. Therefore we suggest that the operation by control program should be applied in macro motion of control and the operation by human in micro motion of control.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.7
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pp.599-604
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2013
Path planning of mobile robots has a purpose to design an optimal path from an initial position to a target point. Minimum driving time, minimum driving distance and minimum driving error might be considered in choosing the optimal path and are correlated to each other. In this paper, an efficient driving trajectory is planned in a real situation where a mobile robot follows a moving object. Position and distance of the moving object are obtained using a web camera, and the rotation angular and linear velocities are estimated using Kalman filters to predict the trajectory of the moving object. Finally, the mobile robot follows the moving object using a single curvature trajectory by estimating the trajectory of the moving object. Using the estimation by Kalman filters and the single curvature in the trajectory planning, the total tracking distance and time saved amounts to about 7%. The effectiveness of the proposed algorithm has been verified through real tracking experiments.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.23
no.3
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pp.28-34
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2015
An analysis method of trajectory prediction has been suggested and the developed trajectory prediction module, which is an important functional component of the Arrival Manager (AMAN) of Jeju airport, has been tested by applying the suggested method. The objective of this method is to improve prediction performance of the trajectory prediction module. The trajectory prediction module predicts the trajectories based on the real-time track data and flight plans. Therefore, the suggested analysis method includes the simulation framework which is based on real-time playback, recording, and graphic display systems for testing. Besides, the definition of time error, which is a important index for the time based scheduling system, such as AMAN, is included in the suggested analysis method. An example of arrival time prediction accuracy improvement through the suggested analysis method has also been presented.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.5
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pp.471-476
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2015
This paper presents a maximum velocity trajectory planning algorithm for differential mobile robots with wheel velocity constraint to cope with physical limits in the joint space for two-wheeled mobile robots (TMR). In previous research, the convolution operator was able to generate a central velocity that deals with the physical constraints of a mobile robot while considering the heading angles along a smooth curve in terms of time-dependent parameter. However, the velocity could not track the predefined path. An algorithm is proposed to compensate an error that occurs between the actual and driven distance by the velocity of the center of a TMR within a sampling time. The velocity commands in Cartesian space are also converted to actuator commands to drive two wheels. In the case that the actuator commands exceed the maximum velocity the trajectory is redeveloped with the compensated center velocity. The new center velocity is obtained according to the curvature of the path to provide a maximum allowable velocity meaning a time-optimal trajectory. The effectiveness of the algorithm is shown through numerical examples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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