Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.11
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pp.1147-1152
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2014
This paper describes the design of a four-axis force/torque sensor with PSPBs (Parallel Step Plate Beams). The sensor is composed of eight PSPBs, a force/torque transmitting block, and fixing blocks. It is designed by using the FEM(Finite Element Method), and fabricated by using strain gages. The characteristic tests of the sensor are carried out, and the interference error, repeatability error, and non-linearity error are less than 2.21%, 0.03% and 0.03%. Furthermore, the structure of the four-axis force/torque sensor with PSPBs has a larger rated capacity than that of the four-axis force/torque sensor with PPBs under the same overall sensor size and the same rated output. It is thought that the developed four-axis force/torque sensor with PSPBs can be used for measuring the forces and torques in an intelligent robot, automation devices, etc.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.17
no.3
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pp.40-46
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2008
This paper presents the optimal motion control for 3-axis SCARA robot by using $LabVIEW^{(R)}$. Specifically, for optimal motion control of 3-axis SCARA robot, we study velocity profile based on finite jerk(the first derivative of acceleration) and optimal gain tunig based on frequency response method by using $LabVIEW^{(R)}$. The velocity optimization with finite jerk aims at generating the smooth velocity profile of robot. Velocity profile based on finite jerk is acquired and applied to 3-axis SCARA robot by using $LabVIEW^{(R)}$. DSA(Dynamic Signal Analyzer) for frequency response method is programed by using $LabVIEW^{(R)}$. We obtain the bode plot of transfer function about 3-axis SCARA robot by using DSA, and perform the gain tuning considering dynamic characteristic based on the bode plot. These experiments have shown that the proposed motion control can reduce vibration displacement and response error rate each 33.7% and 51.7% of 3-axis SCARA robot.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.3
no.1
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pp.66-70
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2001
This paper describes the design of a two-axis force sensor for robots finger. In detects the x-direction force Fx and y-direction force Fy simultaneously. In order to safely grasp an unknown object using the robots fingers, they should detect the force or gripping direction and the force of gravity direction, and perform the force control using the forces detected. Therefore, the robots hand should be made by the robots finger with tow-axis force sensor that can detect the x-direction force and y-direction force si-multaneously. Thus, in this paper, the two-axis force sensor for robots finger is designed using several parallel-plate beams. The equations to calculate the strain of the beams according to the force in order to design the sensing element of the force sensor are derived and these equations are used to design the aize of two-axis force sensor sensing element. The reliability of the derive equa-tions is verified buy performing a finite element analysis of the sensing element. The strain obtained through this process is compared to that obtained through the theory analysis and a characteristics test of the fabricated sensor. It reveals that the rated strains calculated from the derive equations make a good agreement with the results from the Finite Element Method analysis and from the character-istic test.
This paper describes the design and fabrication of a three-axis force sensor with three parallel plate structures(PPSs) for measuring force in a finger force measuring system for a spherical object catch. The three-axis force sensor is composed of a Fx force sensor, Fy force sensor and a Fz force sensor, and the elements of Fx force sensor and Fy force sensor are a parallel plate structure(PPS) respectively and Fz force sensor is two PPS. The three-axis force sensor was designed using FEM(Finite Element Method), and manufactured using strain-gages. The characteristics test of the three-axis force sensor was carried out. As a test results, the interference error of the three-axis force sensor was less than 1.32%, the repeatability error of each sensor was less than 0.04%, and the non-linearity was less than 0.04%.
In this paper, web based monitoring systems are implemented for multi-axis force control systems of an intelligence robot. A brief review about the principle of multi-axis force sensors and a method that can reduce the effect of noise signal to sensor performance is presented. A web based monitoring system is implemented by porting Linux at embedded systems which include Xscale processors. A device driver is developed to receive data from multi-axis force sensors in Linux operation systems. To control this device driver, a socket program for web browser is also developed. The experiments are performed to investigate the effectiveness of proposed methods. The experimental results show that the values of force sensors can be monitored by remote PCs.
This paper considers a carrier based signal injection method for use in the three shunt sensing inverter (TSSI) for sensorless motor control. It also analyzes the loss according to the injection axis of the voltage signal. To remove both the phase current and rotor position sensors, a sensorless method and a phase current reconstruction method can be simultaneously considered. However, an interaction between the two methods can be incurred when both methods inject voltage signals simultaneously. In this paper, a signal injection based sensorless method with the 120° OFF Discontinuous PWM (DPWM) is implemented in a TSSI to avoid this interaction problem. Since one leg does not have a switching event for one sampling period in the 120° OFF DPWM, the switching loss is altered according to the injection axis. The switching loss in the d-axis injection case can be up to 32% larger than that in the q-axis injection case. Other losses according to the injection axis are also analyzed.
This paper describes the design and fabrication of a three-axis force sensor with parallel plate beams (PPSs) for measuring the calf force while a patient with a walking assist robot is walking. Current walking assist robots can't measure the weight of the patient's leg and the robot's leg which required for robot control. So, the three-axis force sensor in the calf link is designed and manufactured, it is composed of a Fx force sensor, a Fy force sensor and a Fz force sensor. The three-axis force sensor was designed using by FEM(Finite Element Method), and fabricated using strain-gages. The characteristics experiment of the three-axis force sensor was carried out respectively. The test results indicated that the repeatability error and the non-linearity error of three-axis force sensor was less than 0.04% respectively. Therefore, the fabricated three-axis force sensor in the calf link can be used to measure the patient's calf force in the walking assist robot.
CMG(Control Momentum Gyro) is a control device being used for spacecraft attitude control constructing relatively large amount of torque compared to conventional body-fixed reaction wheels. The CMG produces gyroscopic control torque by continuously varying the angular momentum vector direction with respect to the spacecraft body. The VSCMG(Variable Speed Control Momentum Gyro) has favorable advantages with variable speed to lead to better control authority as well as singularity avoidance capability. Attitude dynamics with a VSCMG mounted on a two-axis gimbal system are derived in this study. The dynamic equation may be considered as an extension of the single-axis counterpart. Also, a feedback control law design is addressed in conjunction with the dynamic equations of motion.
In this study the attitude control of the KOREASAT is investigated. The KOREASAT is a geostationary satellite and its 3 attitude angles, namely, roll, pitch and yaw angles, are stabilized by using the 3-axis stabilization technique. In the pitch control loop, the pitch attitude angle received from the earth sensor is processed in the attitude processing electronics by using PI type control logic, and the control command is sent to the momentum wheel assembly to generate the control torque by varying the wheel rate. The roll/yaw attitude control is performed by activating a magnetic torquer or by firing appropriate thrusters. The magnetic torquer interacts with the earth magnetic field to produce the control torque, and the thrusters are used to control the larger roll attitude errors. In this study dynamic modelling of the satellite is performed. And the earth sensor, the momentum wheel, and the magnetic torquer are mathematically modelled. The 3-axis attitude control logic is implemented to make the closed-loop system and simulations are carried out to verify the implemented control laws.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.2
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pp.192-198
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2001
In this study, a methodology of synchronous control which can be applied to position synchronization of a two-axes driving system has been developed. The synchronous error is caused by model uncertainties and torque disturbance of each axis. To overcome these problems, the proposed synchronous control system has been composed of two speed controllers and one synchronous controller. The speed controllers based on PID control law are aimed at the following to speed reference. And the parameters of speed controllers have been designed in order that speed response of the second axis corresponds with one of first axis. Especially, considering to model uncertainties of each axis, the synchronous controller has been designed using H$\infty$ control theory. The controller eliminates the synchronous error by controlling speed of the second axis. The effectiveness of the proposed method has been verified through simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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