A stable walking pattern generation method for a biped robot is presented in this paper. In general, the ZMP (zero moment point) equations, which are expressed as differential equations, are solved to obtain a stable walking pattern. However, the number of differential equations is less than that of unknown coordinates in the ZMP equations. It is impossible to integrate the ZMP equations directly since one or more constraint equations are involved in the ZMP equations. To overcome this difficulty, DAE (differential and algebraic equation) solution method is employed. The proposed method has enough flexibility for various kinematic structures. Walking simulation for a virtual biped robot is performed to demonstrate the effectiveness and validity of the proposed method. The method can be applied to the biped robot for stable walking pattern generation.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.13
no.6
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pp.686-691
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2003
In the paper, an intelligent biped walking robot that can overcome the obstacle is developed. Walking algorithms are designed based on the analysis of the human's manner of walking. Infrared sensors are used to detect the obstacles in the working environment and the remote controller of the biped robot use a RF module. The experiment results show that the developed biped walking robot can perform the stable static walking, attention walking, rotation and side stepping to avoid the obstacle, and hurdling the obstacle using the distance correction algorithm that is designed based on the distance information between the biped robot and the obstacle.
This work deals with an intuitive method for a planar biped to walk, which is named Relative Trajectory Control (RTC) method. A key feature of the proposed RTC method is that feet of the robot are controlled to track a given trajectory, which is specially designed relative to the base body of the robot. The trajectory of feet is presumed from analysis of the walking motion of a human being. A simple method to maintain a stable posture while the robot is walking is also introduced in RTC method. In this work, the biped is modeled as a free-floating robot, of which dynamic model is obtained in the Cartesian space. Using the obtained dynamic model, the robot is controlled by a model-based feedback control scheme. The author shows a preliminary experimental result to verify that the biped robot with RTC method can walk on the even or uneven surfaces.
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.
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 ...
Kim, Myung-Hoe;Yang, Hyun-Seok;Baek, Yun-Soo;Park, Young-Pil;Park, Chang-Il
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11a
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pp.347.2-347
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2002
This paper presented a design and a Vibration control of a biped walking RGO(Robotic Gait Orthosis) and walking simulation by this system. The vibration evaluation of the Knee Joint Mechanism on the biped walking RGO(Robotic Galt Orthosis) was used to access by the 3-axis accelerometer with a low frequency vibration for the spinal cord injuries. It will be expect that the spinal cord injury patients are able to recover effectively by a biped walking RGO. (omitted)
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.6
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pp.484-491
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2002
We developed a new type of human-sized BWR (biped walking robot) driven by a new actuator based on the ball screw which has high strength and high gear ratio. Each leg of the robot is composed of three pitch joints and one roll joint. In all, a 10 degree-of-freedom robot with two balancing joints was developed. A new type of actuator for the robot is proposed, which is composed of four bar link mechanism driven by the ball screw. The robot overcomes the limit of the driving torque of conventional BWRs. The BWR was designed to walk autonomously by adapting small DC motors for the robot actuators and has a space to board DC battery and controllers. In the performance test, the BWR performed sitting-up and down motion, and walking motion. Through the test, we found the possibility of a high performance biped-walking.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1994.10a
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pp.323-329
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1994
In the systems such as walking robots or high speed operating manipulators, the effect of nonlinear terms is important and can not be neglected. Therefore the application of linear control law to such systems is inadequate. Moreover, because of the mathematical modeling errors the systems may become unstable. In this study, we designed a nonlinear controller with sliding mode scheme, which is robust to the modeling errors and applied this control algorithm to the 5 DOF biped robot system. Throught the computer simulations, we examined walking characteris and walking stability of the 5 DOF biped robot system.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.3
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pp.157-167
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1998
In this paper it is purpose that reduces joint torques and their rate of change through optimizing trajectory planning of biped walking machine. The motion of biped walking machine is divided into leg motion for walking and body motion for keeping balance. The leg motion is planned by three phases, that are deploy, swing, and place phases, in terms of the state of foot against floor. The distribution of time assigned to each phase is optimized and that causes leg joint torques and their rate of change to minimize. The body notion is produced by using optimal control theory which minimizes body joint torques and satisfies Z.M.P. constraints defined as region of each phase.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.18
no.4
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pp.224-230
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2015
In this paper, it is presented a learning controller for repetitive walking control of biped walking robot. We propose the iterative learning control algorithm which can learn periodic nonlinear load change ocuured due to the walking period through the intelligent control, not calculating the complex dynamics of walking robot. The learning control scheme consists of a feedforward learning rule and linear feedback control input for stabilization of learning system. The feasibility of intelligent control to biped robotic motion is shown via dynamic simulation with 25-DOF biped walking robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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