In this paper, the new type biped walking robot which is composed of the minimum number or links just for walking and its appropriate gaits are proposed. The proposed new gaits for this robot are four-crossing, crawling, standing and turning gait. In designing the biped robot we propose the Performance Index which means the needed torque per a moving distance and generate foot trajectories by $3^{rd}$ order spline Interpolation. Among those, numerically we find the optimal conditions which minimize the Performance Index. Dynamically stable walking of the biped robot is realized by satisfying the stability condition of ZMP(zero moment point), which is related to maintaining the ZMP within the region of the supporting foot during the s1n91e leg support phase. We determine the region of mass center from the stability condition of ZMP and plan references which track the mass conte. trajectory of constant velocity. Finally we implement the gaits statically tracking the planned trajectories using PD control method.
This paper proposes a novel control method using phase plane for a hydraulic biped humanoid robot. In biped walking control, it is much more difficult to control the posture of a biped robot in the coronal plane because the supporting area formed by the both feet in the coronal plane is much narrower than that of the sagittal plane. When the biped robot walks stably, the phase portrait of the pelvis in the coronal plane makes an elliptical shape. From this point of view, we develop an ankle torque controller and a foot placement controller for tracking the desired phase portrait during walking. We design these controllers by using simulations of a simplified compass gait biped model to regulate the desired phase portrait of pelvis. The effectiveness of the proposed control method is proved through full-body dynamic walking simulations and real experiments of the SARCOS hydraulic biped humanoid.
인간은 다양한 감정을 가지고 있으며 매 시점의 감정 상태에 따라 사고와 판단, 행동이 영향을 받는다. 특히 어떤 사람의 보행하는 모습만 보아도 그 사람의 감정 상태를 짐작할 수 있을 정도로 보행 또한 감정에 영향을 받는다. 현재 휴머노이드 로봇의 이족보행에 관한 연구는 지면의 상태와 상관없이 안정하게 걷는 것을 주로 다루지만 인간과의 교감을 위해서는 감정상태에 따라 보행하는 패턴이 달라질 필요가 있다. 이를 위해 본 논문에서는 보행분석 시스템을 이용해서 네 가지 대표적인 감정(기쁨, 슬픔, 화남, 편안함) 상태에 있는 성인남녀의 보행 데이터를 취득 및 분석하고 상호 특성을 비교하는 연구를 수행했다. 본 논문에서 소개 된 정서적 보행 분석 내용은 휴머노이드 로봇의 정서적 보행에 참고 자료로 사용될 예정이다.
This paper presents the new gait implementation of a biped robot with smooth walking using 3-dimensional continuous trunk motion and kick action of ankle joints. Trajectory generation ova trunk is performed not on a unit gait but on a whole walking interval. In applying kick action such as heel-touch or toe-off, varying coordinate system was employed for the simplification of the kinematic analysis. Desired ZMP (zero moment point) is also changed to implement the efficient kick action. As a result, balancing motion of the proposed gait was much more decreased than that of conventional one. Moreover, robot\\`s walking behavior is very smooth, natural and similar to the pace of a human. The walking experiment system is composed of eight AC servo motors and a DSP controller. The walking simulation and the experimental results are shown using the proposed new walking algorithm.
This paper presents a design and a control of a biped walking RGO-robot and dynamic walking simulation for this system. The biped walking RGO-robot is distinguished from other one by which has a very light-weight and a new AGO type with servo motors. The gait of a biped walking RGO-robot depends on the constrains of mechanical kinematics and initial posture. The stability of dynamic walking is investigated by ZMP(Zero Moment Point) of the biped walking RGO-robot. It is designed according to a human wear type and is able to accomodate itself to human environments. The joints of each leg are adopted with a good kinematic characteristics. To test of the analysis of joint kinematic properties, we did the strain stress analysis of dynamic PLS and the study of FEM with a dynamic PLS. It will be expect that the spinal cord injury patients are able to train effectively with a biped walking AGO-robot.
This paper presents a design and a control of a biped walking AGO-robot and dynamic walking simulation for this system. The biped walking RGO-robot is distinguished from other one by which has a very light-weight and a new RGO type with servo motors. The gait of a biped walking AGO-robot depends on the constrains of mechanical kinematics and initial posture. The stability of dynamic walking is investigated by ZMP(Zero Moment Point) of the biped walking AGO-robot. It is designed according to a human wear type and is able to accomodate itself to human environments. The joints of each leg are adopted with a good kinematic characteristics. To test of the analysis of joint kinematic properties, we did the strain stress analysis of dynamic PLS and the study of FEM with a dynamic PLS. It will be expect that the spinal cord injury patients are able to train effectively with a biped walking RGO-robot.
This paper is concerned with a balancing motion formulation and control of the ZMP (Zero Moment Point) for a biped-walking robot that has a prismatic balancing weight or a revolute balancing weight. The dynamic stability equation of a walking robot which have a prismatic balancing weight is conditionally linear but a walking robot's stability equation with a revolute balancing weight is nonlinear. For a stable gait, stabilization equations of a biped-walking robot are modeled as non-homogeneous second order differential equations for each balancing weight type, and a trajectory of balancing weight can be directly calculated with the FDM (Finite Difference Method) solution of the linearized differential equation. In this paper, the 3dimensional graphic simulator is developed to get and calculate the desired ZMP and the actual ZMP. The operating program is developed for a real biped-walking robot IWRⅢ. Walking of 4 steps will be simulated and experimented with a real biped-walking robot. This balancing system will be applied to a biped humanoid robot, which consist legs and upper body, as a future work.
This paper presented a design and a control of a biped walking RGO and walking simulation by this system. The biped walking RGO was distinguished from the other one by which had a very light-weight and a new RGO type with 12-servo motors. The vibration evaluation of the dynamic PLS on the biped walking RGO was used to access by the 3-axis accelerometer with a low frequency vibration for the spinal cord injuries. The gait of a biped walking RGO depended on the constrains of mechanical kinematics and the initial posture. The stability of dynamic walking was investigated by a ZMP (Zero Moment Point) of the biped walking RGO. It was designed according to a human wear type and was able to accomodate itself to a human environments. The joints of each leg were adopted with a good kinematic characteristics. To test of the analysis of joint kinematic properties, we did the strain stress analysis of the dynamic PLS and the analysis study of FEM with a dynamic PLS. It will be expect that the spinal cord injury patients are able to recover effectively with a biped walking RGO.
본 논문은 인간의 보행에 대한 에너지 분석을 통해 biped robot의 설계 단계에서 최적의 보행제어인자를 추출하기 위한 연구이다. 에너지 효율이 높은 보행인자 값을 얻기 위해 인간의 보행영상을 획득하고, 획득된 영상을 5-link biped robot model로 근사화하여 dynamics와 energy를 분석한다. 또한 link의 길이 비율과 link의 무게, link의 관성의 변화를 통해 5-link로 근사화된 인간의 보행 효율과 기구적 요소 사이의 민감도를 판단할 수 있다. 인간과 자유도가 다른 biped robot이 인간과 같은 보행을 위하여 설계단계에서 고려되어야할 중요한 기구적 요소가 이러한 민감도를 통해 구해진다.
This paper treats the implementation of a statically stable control system for a biped walking robot with 10 degrees-of-freedom. Statically stable walking of a biped robot can be realized by keeping the center of mass (COM) inside the sole of the supporting foot (or feet) during single-support or double-support phases. We predetermined five static positions for walking based on the COM method. The positions can be represented by the length of the gait, the width between the feet, the height of the foot and two parameters in the hip movement. With the five parameters, we calculated the position trajectory. And we got the angular trajectories of 10 joints from the posit ion trajectory using the position tracking control and neural network. By tracking the angular trajectories, the robot can walk maintaining stability. We implemented walking of a biped robot throught the above ...
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[게시일 2004년 10월 1일]
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