본 논문에서는 기구학적 구속조건을 고려한 육각 보행 로봇의 새로운 내고장성 걸음새를 제안한다. 본 논문에서 고려하고 있는 고장은 관절고착고장으로 로봇 다리의 관절 하나가 어떤 위치에 고착되어서 보행이 끝날 때까지 움직일 수 없는 상태를 말한다. 본 논문에서는 먼저 육각 보행 로봇의 직선 보행을 위한 기존의 내고장성 걸음새가 고장 난 다리의 기구학적 구속조건에 따라서 교착 상태에 빠질 수도 있음을 해석적으로 증명한다. 그런 다음 이러한 교착 상태를 회피하기 위해서 새로운 내고장성 걸음새 계획을 제안한다. 제안하는 내고장성 걸음새는 다리의 궤적을 변경함으로써 고장 난 다리가 야기하는 교착 상태에서 벗어날 수 있으며, 기존 내고장성 걸음새의 다리 움직임 순서와 보폭을 그대로 유지한다. 제안한 걸음새 계획의 우수성을 입증하기 위해서 평탄 지형에서 정상적인 걸음새로 걷고 있는 육각 보행 로봇이 고장이 일어난 후 제안한 걸음새 계획을 이용하여 교착 상태에서 벗어나 내고장성 걸음새로 전이하는 사례 연구도 기술한다.
The moving of each axis in the robot manipulator can be represented with the motion of cartesian space. This paper shows the robot manipulator of the straight line trajectory planning algorithms in the cartesian space. The relation formulas between cartesian space and joint space are induced to accomplish a desired trajectory in the cartesian space and the velocity vector of sampling time in the cartesian space is transformed into the velocity vector of joint by the interpolation method. The error of trajectory in moving is removed by obtaining the real position for the present joint position and the desired distance is made by comparing the real position and the next position. Through the simple tests for suggested algorithms are confirmed the validity of algorithms.
Control and trajectory generation of a 7 DOF anthropomorphic robot arm suffer from computational complexity and singularity problem because of numerical inverse kinematics. To deal with such problems, analytical methods for a redundant robot arm have been researched to enhance the performance of inverse kinematics. In this research, we propose an analytical inverse kinematics algorithm for a 7 DOF anthropomorphic robot arm. Using this algorithm, it is possible to generate a trajectory passing through the singular points and intuitively move the elbow without regard to the end-effector pose. Performance of the proposed algorithm was verified by various simulations. It is shown that the trajectory planning using this algorithm provides correct results near the singular points and can utilize redundancy intuitively.
This paper is concerned with the generation of a balancing trajectory for improving the walking performance. The balancing motion has been determined by solving a second -order differential equation. However, this method caused some difficulties in linearizing and approximating the equation and had restrictions on using various balancing trajectories. The proposed difficulties in linearizing and approximating the equation and had restrictions on using various balancing trajectories. The proposed method i this paper is based on the genetic algorithm for minimizing the motins of balancing joints, whose trajectories are generated by the fifth-order polynomial interpolation after planning leg trajectories. The real walking experiments are made on the biped robot IWR-III, developed by our Automatic Control Laboratory. The system has 8 degrees of freedom and the structure of three pitches in each leg, and one roll and one prismatic joint in the balancing joints. The experimental result shows the validity and applicability of the new proposed algorithm.
Like the usual systems, the industrial robot manipulator has some constraints for motion. Usually we hope that the manipulators move fast to accomplish the given task. The problem can be formulated as the time-optimal control problem under the constraints such as the limits of velocity, acceleration and jerk. But it is very difficult to obtain the exact solution of the time-optimal control problem. This paper solves this problem in two steps. In the first step, we find the minimum time trajectories by optimizing cubic polynomial joint trajectories under the physical constraints using the modified evolution strategy. In the second step, the controller is optimized for robot manipulator to track precisely the optimized trajectory found in the previous step. Experimental results for SCARA type manipulator show that the proposed method is very useful.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제1권1호
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pp.16-20
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1999
Like the usual systems, the industrial robot manipulator has some constraints for motion. Usually we hope that the manipulators move fast to accomplish the given task. The problem can be formulated as the time-optimal control problem under the constraints such as the limits of velocity, acceleration and jerk. But it is very difficult to obtain the exact solution of the time-optimal control problem. This paper solves this problem in two steps. In the first step, we find the minimum time trajectories by optimizing cubic polynomial joint trajectories under the physical constraints using the modified evolution strategy. In the second step, the controller is optimized for robot manipulator to track precisely the optimized trajectory found in the previous step. Experimental results for SCARA type manipulator show that the proposed method is very useful.
This paper presents the comparison of FRI(Foot Rotation Indicator) point and ZMP(Zero Moment Point) in biped robot stability. We showed FRI may be employed as a useful tool in stability analysis in biped robot. Also, we proposed the balancing joint trajectory derived from FRI point equation for stable gait. The numerical calculation routines and walking algorithms for simulation are performed by MATLAB. The procedure is composed of the leg trajectory planning, the generation of balancing trajectory, and the verification of dynamic stability.
This paper presents a new robot trajectory generation method based on the curvatre theory of ruled surfacees. robot trajectory is represented as a ruled surface generated by the TCP (Tool center point ) and any one unit vector among the tool frame (usually denoted O, A,N). The curvature theory of ruled surfaces provides the robot control algorithm with the motion property oarameters. The proposed method eliminates the necessity of approximation technic of either joint or cartesian interpolation. This technic may give new methodology of precision robot control. Especially this is very efficient when the robot traces an analytical or form surface if the surface is geometrically modelled.
The motion of propeller driven airplanes, flying at constant speed on ascending or descending helical trajectories is analyzed. The dynamical abilities of the airplane are shown to result in restrictions on the ranges of the geometrical parameters of the helical path. The physical quantities taken into account are the variation of air density with altitude, the airplane mass change due to fuel consumption, its load factor, its lift coefficient, and the thrust its engine can produce. Formulas are provided for determining all the airplane dynamical parameters on the trajectory. A procedure is proposed for the construction of tables from which the flyability of trajectories at a given angle of inclination and radius can be read, with the corresponding minimum and maximum speeds allowed, the final altitude reached and the amount of fuel burned. Sample calculations are shown for the Cessna 182, a Silver Fox like unmanned aerial vehicle, and the C-130 Hercules.
This study treats the method for kinematic modeling of the biped walking robot, for synthesizing various gait trajectories, and for calculating adequate values of the joint torque inside the stable region. To synthesize various and anthropomorphic walking easily, the gait trajectory is specified by a set of ten walking prameters, and the trunk motion equation is derived by the zero moment point and the gait trajectory. By distributing ground reaction force and moment reduced at the zero moment point to the both feet, the joint torque equation can be derived readily, and according to this equation, the joint torque to stable walking can be computed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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