• 전자공학회논문지SC
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• 제45권1호
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• pp.1-8
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• 2008

자유롭고 빠르게 이동할 수 있도록 도와주는 개인 이동 수단인 two-wheel balancing vehicle은 inverted pendulum 시스템의 원리를 이용한 것으로, 최근 들어 많은 연구가 이루어지고 있고 이를 이용한 제품이 실제 사용되고 있다. 본 논문에서는 일반적인 PID 제어이론을 이용한 two-wheel balancing vehicle에 대한 제어성능을 개선시키는 새로운 제어방식을 제안한다. 제안한 방식은 퍼지 PD+I 제어방식으로 향상된 PID 제어의 일종으로 2개의 입력과 1개의 출력을 가진 퍼지시스템에 적분 신호를 더함으로써 출력신호를 만든다. 퍼지시스템의 비선형성은 시간공정에서 비례신호와 미분신호의 가중치를 변화함으로써 최적의 출력제어신호를 만들어낸다. 제안한 퍼지 PD+I 제어방식의 유용성을 알아보기 위해 two-wheel balancing mobile robot에 대해 시뮬레이션과 실험의 결과를 통해, 제안한 퍼지 PD+I 제어방식이 일반적인 PID 방식보다 우수한 성능을 가지고 있음을 알 수가 있다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.174-179
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• 2003

Through the simultaneous localization and map building (SLAM) technique, a robot can create maps about its unknown environment while it continuously localizes its position. Grid maps and feature maps have been widely used for SLAM together with application of probability methods and POMDP (partially observed Markov decision process). But this approach based on grid maps suffers from enormous computational burden. Topological maps, however, have drawn more attention these days because they are compact, provide natural interfaces, and are easily applicable to path planning in comparison with grid maps. Some topological SLAM techniques like GVG (generalized Voronoi diagram) were introduced, but it enables the robot to decide only whether the current position is part of GVG branch or not in the GVG algorithm. In this paper, therefore, to overcome these problems, we present a method for updating a global topological map from the local topological maps. These local topological maps are created through a labeled Voronoi diagram algorithm from the local grid map built based on the sensor information at the current robot position. And the nodes of a local topological map can be utilized as the features of the environment because it is robust in light of visibility problem. The geometric information of the feature is applied to the extended Kalman filter and the SLAM in the indoor environment is accomplished. A series of simulations have been conducted using a two-wheeled mobile robot equipped with a laser scanner. It is shown that the proposed scheme can be applied relatively well.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.1694-1704
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• 2015

본 논문에서는 병렬 분산 보상 (PDC) 제어와 적분 슬라이딩 모드 제어 (ISMC)를 결합하여 바퀴형 이동 로봇의 강인한 궤도 추적 제어 방법을 새롭게 제안한다. PDC 제어 방법은 다른 비선형 제어 방법에 비해 비교적 간단하고 사용이 편리하다. 그리고 ISMC는 상태 변수들을 원하는 공칭 동특성을 갖는 슬라이딩 평면에 배치함으로써 초기 순간부터 모델 불확실성 및 외란에 대해 강인하고 안정적인 제어 특성을 갖게 할 수 있다. 그러므로 제안된 PDC+ISMC 궤도 추적 제어 방법은 외란에도 불구하고 강인한 궤도 추적 제어 성능을 보여준다. 제안된 궤도 추적 방법에 대해 시뮬레이션을 통하여 외란이 있는 경우의 궤도 추적 성능을 확인하였다. 제안된 방법은 외란이 증가하더라도 외란이 없을 때의 PDC 제어 방법에 의한 궤도 추적 성능을 유지하였다. 그러나 PDC 궤도 추적 방법은 외란의 크기가 증가하면 제안된 방법과는 달리 궤도 추적 오차가 크게 증가함을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권5호
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• pp.619-629
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• 2017

This paper focuses on the study of complete dynamic modeling and maximum dynamic load carrying capacity computation of N-flexible links and N-flexible joints mobile manipulator undergoing large deformation. Nonlinear dynamic analysis relies on the Timoshenko theory of beams. In order to model the system completely and precisely, structural and joint flexibility, nonlinear strain-displacement relationship, payload, and non-holonomic constraints will be considered to. A finite element solution method based on mixed method is applied to model the shear deformation. This procedure is considerably more involved than displacement based element and shear deformation can be readily included without inducing the shear locking in the element. Another goal of this paper is to present a computational procedure for determination of the maximum dynamic load of geometrically nonlinear manipulators with structural and joint flexibility. An effective measure named as Moment-Height Stability (MHS) measure is applied to consider the dynamic stability of a wheeled mobile manipulator. Simulations are performed for mobile base manipulator with two flexible links and joints. The results represent that dynamic stability constraint is sensitive when calculating the maximum carrying load. Furthermore, by changing the trajectory of end effector, allowable load also changes. The effect of torsional spring parameter on the joint deformation is investigated in a parametric sensitivity study. The findings show that, by the increase of torsional stiffness, the behavior of system approaches to a system with rigid joints and allowable load of robot is also enhanced. A comparison is also made between the results obtained from small and large deformation models. Fluctuation range in obtained figures for angular displacement of links and end effector path is bigger for large deformation model. Experimental results are also provided to validate the theoretical model and these have good agreement with the simulated results.

• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제13권2호
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• pp.140-146
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• 2013

In this paper, we describe a vision sensor-based driving algorithm for indoor automatic guided vehicles (AGVs) that facilitates a path tracking task using two mono cameras for navigation. One camera is mounted on vehicle to observe the environment and to detect markers in front of the vehicle. The other camera is attached so the view is perpendicular to the floor, which compensates for the distance between the wheels and markers. The angle and distance from the center of the two wheels to the center of marker are also obtained using these two cameras. We propose five movement patterns for AGVs to guarantee smooth performance during path tracking: starting, moving straight, pre-turning, left/right turning, and stopping. This driving algorithm based on two vision sensors gives greater flexibility to AGVs, including easy layout change, autonomy, and even economy. The algorithm was validated in an experiment using a two-wheeled mobile robot.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.138-145
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• 2000

본 본문에서는 퍼지모델의 최적 입, 출력 소속함수들(membership functions) 및 규칙기반(rulebase) 얻기 위한 동정 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서 구륜이동로봇(WMR)의 위치 속도 방향제어를 위한 퍼지제어기를 설계하였다 제안된 알고리즘에서 입,출력 소속함수의 파라미터들을 찾기위하여 유전알고리즘을 응용한다. 유전알고리즘에 의해 출력술어의 원소가 증가되면 규칙기반이 원소의 증가에 의하여 조절된다. 새롭게 조절된 퍼지시스템은 풀력술어의 증가를 수행하지 않은 시스템과 경쟁하며 만약 새롭게 조절되어진 퍼지시스템이 경쟁에서 진다면 그 시스템은 소멸한다. 그 반대로 조절된 시스템이 생존한다면 출력술어의 증가된 각 원소들 및 변화된 시스템의 규칙기반이 퍼지제어기에 적용된다. 출력술어 및 규칙의 조절이 완료된 후 입력 소속함수들에 대한 탐색이 제약 조건을 가지고 수행되며 입력소속함수들의 탐색이 완료된 후 출력소속함수의 미세조정이 수행된다. 제안된 알고리즘을 적용하여 구륜 이동로봇의 위치, 속도, 방향, 제어를 위한 제어기를 설계하여 실험한 결과 그 유효성을 입증하였다.