This paper proposes a method of adaptively generating a gait pattern of biped robot. The gait synthesis is based on human's gait pattern analysis. The proposed method can easily be applied to generate the natural and stable gait pattern of any biped robot. To analyze the human's gait pattern, sequential images of the human's gait on the sagittal plane are acquired from which the gait control values are extracted. The gait pattern of biped robot on the sagittal plane is adaptively generated by a genetic algorithm using the human's gait control values. However, gait trajectories of the biped robot on the sagittal plane are not enough to construct the complete gait pattern because the biped robot moves on 3-dimension space. Therefore, the gait pattern on the frontal plane, generated from Zero Moment Point (ZMP), is added to the gait one acquired on the sagittal plane. Consequently, the natural and stable walking pattern for the biped robot is obtained, as proved by the experiments.
In this paper, we have designed the humanoid robot's leg parts with 12 D.O.F. This robot uses ankle's joints to confirm stability of walking performance. It is less movable to use ankle's joints than to do upper body's balancing joints like IWR-III, which needs three parts of via points, support leg, swing leg and balancing joints. Instead, the proposed humanoid robot needs support leg and swing leg via points. ZMP(Zero Moment Point) is utilized to guarantee the stability of robot's walking. The humanoid robot uses the ankle's joints to compensate for IWR-III's balancing joints movement. Actually we concern about a motor performance when making a real humanoid robot. So a simulator is employed to know each joint torque of humanoid robot. This simulator needs D-H(Denavit-Hartenberg) parameters, robot's mass property and two parts of via points. The simulation results are robot's walking trajectories and each motor torque. Using the walking trajectories, we can see the robot's walking scene with 3D simulator. Before we develop the humanoid robot, simulation of the humanoid robot's walking performance is very helpful. And the torque data will be used to make humanoid's joint module.
Humanoid robot is the most intimate robot platform suitable for human interaction and services. Biped walking is its basic locomotion method, which is performed with combination of joint actuator's rotations in the lower extremity. The present work employs humanoid robot simulator and numerical optimization method to generate optimal joint trajectories for biped walking. The simulator is developed with Matlab based on the robot structure constructed with the Denavit-Hartenberg (DH) convention. Particle swarm optimization method minimizes the cost function for biped walking associated with performance index such as altitude trajectory of clearance foot and stability index concerning zero moment point (ZMP) trajectory. In this paper, instead of checking whether ZMP's position is inside the stable region or not, reference ZMP trajectory is approximately configured with feature points by which piece-wise linear trajectory can be drawn, and difference of reference ZMP and actual one at each sampling time is added to the cost function. The optimized joint trajectories realize three phases of stable gait including initial, periodic, and final steps. For validation of the proposed approach, a small-sized humanoid robot named DARwIn-OP is commanded to walk with the optimized joint trajectories, and the walking result is successful.
The hydraulic excavator has been a popular research object for automation because of its multi-workings and economic efficiency. When it works crane tasks, most of disasters happen. The stability of the excavator having crane function has a close relation with excavators posture, motion and load. In this paper, the stability of tipping-over has been analysed using zero Moment point(ZMP)
The non-rational transfer function of a Bernoulli-Euler beam, as an important component of a flexible structure, is analyzed. The true pattern of zeros of that transfer function is investigated as a function of sensor and actuator seperation. Translational displacement sensors are used for two cases in which a force input and a moment input are seperately applied. When the displacement sensor is located at a certain point, the first pair of zeros on the real axis of the s-plane arrive at the origin and cancel the rigid-body mode. The location of the translational displacement sensors on the beamat which the rigid-body mode of the beam is unobservable is analyzed as the center of percussion and is uniquely located for each case. If sensor is moved beyond such a point, a pair of zeros appear on the imaginary axis and move away from the origin along the imaginary axis of the s-plane.
Biped locomotion is a popular research area in robotics due to the high adaptability of a walking robot in an unstructured environment. When attempting to automate the motion planning process for a biped walking robot, one of the main issues is assurance of dynamic stability of motion. This can be categorized into three general groups: body stability, body path stability, and gait stability. A zero moment point (ZMP), a point where the total forces and moments acting on the robot are zero, is usually employed as a basic component for dynamically stable motion. In this rarer, learning based neuro-fuzzy systems have been developed and applied to model ZMP trajectory of a biped walking robot. As a result, we can provide more improved insight into physical walking mechanisms.
In this paper, stable and robust dynamic walking for a biped motion is proposed. To success this objective, the following structures are processed. In this paper, the proposed control method is one that adjusts actual zero moment position to move to the closest possible point in the stable area instead of following desired zero moment position. This minimizes energy consumption with the smallest joint movements. The proposed control method makes mechanical energy that drives lower limb of the bipedal robot efficient. In this paper, walking experiment is carried out with the three control structures mentioned above. The trajectory generated by off-line is illustrated by performing to walking on flat ground. experiment with an obstacle whose height is lower than that of trajectory is executed to validate dynamic motion.
휴머노이드 로봇은 기구적으로 불안정성을 내포하고 있기 때문에 이것에 대한 안정화를 하기 위해서 연구자들은 많은 방법을 사용하고 있다. 본 연구자는 실험 계획법(Design of Experiments)을 통해 본 연구자가 개발한 ISHURO-II의 발의 설계를 변경하였다. 퍼지 알고리즘을 이용하여 아랫부분에 장착된 FSR(Force Sensing Resistor)센서에서 ZMP(Zero Moment Point)의 값을 비교하여 더욱 안정된 보행이 가능하도록 하였다. 적용된 안정화 알고리즘의 성능은 VC++ 및 동역학 해석 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
$\textbullet$ Statically stable walk with COG(center of gravity) $\textbullet$ Dynamically stable walk with ZMP(zero moment point) $\textbullet$ Dynamically adaptational stable walk with FRI(foot ratation indicator) $\textbullet$ Simplified inverted pendulum model approach $\textbullet$ Analysis posture of biped's foot as passive joint $\textbullet$ Stability compensation method of FRI against falling down $\textbullet$ Simulation of ZMP and FRI to real biped robot IWR-III
Improvement of power factor is achieved by reactive-current compensation, connecting power condenser to the circuit. This paper describes a method of reactive-current compensation, employing thyristor switching of capacitor banks without any breaker. This method reduces supply transients to the minimum by means of connecting condenser, because thyristor is triggered at zero point in condenser current. The reactive current detection and the experimental system to trigger thyristor at appropriate moment are given. IThe results show the fast reactive-current compensation on the condition of minimum transient.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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