• 생물환경조절학회지
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• 제7권3호
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• pp.226-236
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• 1998

본 연구는 오이수확기 개발을 위하여 오이의 인식에 장해가 되는 잎의 부분적인 제거 및 기계화를 위한 재배방식이 오이의 생육과 수량에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 세가지 형태의 잎제거 방식과 두가지 형태의 정식간격, 그리고 3가지 형태의 줄기 유인방식을 정하여 오이의 전장, 수량과 1등급비율을 측정한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 잎제거 형태에 따른 오이의 생육을 관찰하기 위해서 전장을 측정한 결과, 관행적인 제거방식의 경우, 일정 실험기간동안 평균 52.2cm 생장하였다. 또한, 2일마다 하부잎 하나를 제거한 경우에는 평균 51.5cm 생장하였다. 수확한 오이가 있는 경우 하부의 잎을 모두 제거한 경우에는 평균 51cm가 생장한 것으로 보아 평균 3% 이내의 차이를 보였다. 또한, 24cm, 30cm의 주간간격에 따라서는 각각 평균 50.8cm, 51.8cm의 약 2%정도 생장에 차이를 보였다. 따라서 부분적인 잎제거는 오이의 생장에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단되었다. 2. 판별변수의 하나인 수량과 1등급비율을 잎제거 형태에 따라 비교해 보면, 관행적인 제거방식의 경우, 평균 한주당 2.6개/일 를 수확하였다. 1등급 비율은 56.7%로 나타났다. 또한 2일마다 하부잎 하나를 제거한 경우에는 평균 한주당 2.47개/일의 수확이 있었으며, 1등급 비율은 53.1%로 나타났다. 마지막으로 수확한 오이가 있는 경우 하부의 잎을 모두 제거한 경우에는 한주당 평균 2.48개/일 를 수확하였으며, 1등급 비율이 56.3%로 나타났다. 따라서 수량의 차이는 약 6%정도이고 1등급 비율도 10% 이내로 큰 영향은 없는 것으로 판단되었다. 3. 오이의 주간간격에 따른 수량과 1등급비율을 측정한 결과, 24cm의 경우 한주당 2.3개/일의 평균수확이 되었다. 1등급비율은 59.8%, 30cm의 경우 한주당 평균 2.5개/일을 수확하였으며, 1등급은 57.2%로 나타났다. 따라서 수량은 24cm의 경우가 약간 적었지만 1등급의 비율로 환산하면 크게 차이가 없는 것을 알 수 있다. 따라서 농가전체 수량을 기준으로 한다면 24cm가 유리하다고 판단되었다. 4. 줄기유인 형식에 따라 수량과 1등급비율을 살펴보면, 관행적인 방법은 평균 한주당 2.9개/일, 42.8%, 직립후횡유인은 평균 한주당 2.2개/일, 61.3%, 직립후 가로줄유인은 평균 한주당 2.2개/일, 54.1%로 나타났다. 따라서 수량과 1등급을 동시에 고려하면, 큰 차이는 없지만, 직립후 횡유인방법과 직립후 가로줄유인의 경우는 오이가 지면에서 상대적으로 상부에 위치하므로 영상인식과 기계화 측면에서 유리할 것으로 생각되었다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제8권4호
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• pp.367-375
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• 2002

역운동학 알고리즘은 다관절체의 엔드 이펙터를 제어하기 위한 매우 유용한 방법이다. 대부분의 역운동학 처리 과정에서 주된 관심사는 다관절체가 가지는 자세의 형태 자체가 아니라 제어되는 다관절체의 엔드 이펙터의 위치와 방향이다. 그러나 삼차원 캐릭터 애니메이션과 같은 종류의 응용 분야에 있어서는 엔드 이펙터의 정확한 위치와 방향보다는 다관절체의 전체적으로 자연스러운 자세 자체가 훨씬 더 중요한 요소이다. 실제로 애니메이터가 기존의 역운동학 기법을 사용해서 인체와 같이 다수의 물리적인 제약조건을 가지는 인간형 삼차원 캐릭터의 자세를 자연스럽게 제어하기 위해서는 많은 시행착오를 겪어야만 하기 때문에 이를 보완하는 특별한 알고리즘이 요구된다. CCD(Cyclic Coordinate Descent) 알고리즘은 기하학적인 검색을 통해 원하는 위치에 엔드 이펙터를 위치시키는 해를 구하는 역운동학 방식의 하나로서 사용자 상호작용을 통한 다관절체의 자세 제어에 적합하다. 그러나 CCD 알고리즘의 해는 초기 자세에 강력하게 종속되어 있기 때문에 초기 자세에 따라서 서로 다른 많은 해들을 얻게 된다. 본 논문에서는 인간형 캐릭터의 자세 제어를 위해 균등 자세 지도를 이용한 귀납적 역운동학 알고리즘을 제안한다. 균등자세 지도의 학습 알고리즘은 인간의 다양한 자세를 왜곡 없이 양자화하기 때문에 균등 자세 지도를 이용해서 기술되는 모든 자세들은 사실적인 자세임을 보장한다. 그러므로 균등 자세 지도를 통해 계산된 다관절체의 엔드 이펙터가 원하는 삼차원 위치와 가장 가까운 자세를 추출해 냄으로써 자연스러운 자세를 가지는 역운동학의 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식은 키 프레임 기반 삼차원 캐릭터 애니메이션의 제작과 3차원 게임, 그리고 가상 현실 등의 분야에 유용하게 적용될 수 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제12권2호
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• pp.57-62
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• 2003

본 연구는 오이 수확기 개발을 위해 매니퓰레이터를 설계 제작하였다. 실험에 사용한 3축 매니퓰레이터는 견고성, 내구성, 모멘트를 줄이기 위해 모터 및 감속기의 하중이 실리지 않는 곳에 장착하였다. 주요 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 3차원 공간상의 좌표에 대하여 매니퓰레이터의 10회 반복 측정한 오차의 평균은 Z축에 관계없이 0.1 mm내외로 정확하게 작동하는 것으로 나타났다. 실내 실험에서 25개의 오이에 대한 실험 결과 22개의 절단하여 92%의 성공률을 보였으나, 원인은 오이가 기형과이며, 수확한 후 시간이 경과하여 오이 과병의 물성이 변한 것으로 판단된다. 실내 실험에서 오이 과병을 절단하지 못한 경우에도 매니퓰레이터는 오이 과병에 0.1 mm 내외로 엔드이펙터을 접근시켰다. 50개의 오이에 대하여 현장 실험을 한 결과 42개, 84%의 절단율을 보였다. 16%의 오차가 발생한 것은 수확적기가 지나서 오이의 과병이 짧고 뭉툭해서 나타난 것으로 판단된다.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제1권3호
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• pp.263-270
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• 2003

This paper deals with a control technique of eliminating the transient vibration of a waist axis of an articulated robot. This technique is based on a model-based control in order to establish the damping effect on the mechanical part. The control model is related to the velocity control loop, and it is composed of reduced-order electrical and mechanical parts. Using this model, the velocity of the load is estimated, which is converted to the motor shaft. The difference between the estimated load speed and the motor speed is calculated dynamically, and it is added to the velocity command to suppress the transient vibration of a waist axis of the robot arm. The function of this technique is to increase the cut-off frequency of the system and the damping ratio at the driven machine part. This control model is easily obtained from design or experimental data and its algorithm can be easily installed in a DSP. This control technique is applied to a waist axis of an articulated robot composed of a harmonic drive gear reducer and a robot arm with 5 degrees of freedom. Simulations and experiments show satisfactory control results to reduce the transient vibration at the end-effector.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권1호
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• pp.144-153
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• 1997

The determination of the direct kinematics of the parallel mechanism is a difficult problem but has to be solved for any practical use. This paper presents the efficient formulation of the direct kinematics for double parallel robot arm. The robot arm consists of two parallel mechanism, which generate positional and orientational motions, respectively. These motions are decoupled by a passive central axis which is composed of four revolute joints and one prismatic joint. For a set of given lengths of linear actuators, the direct kinematics will find the joint displacements of th central axis from geometric constraints in each parallel mechanism. Then the joint displacements will be converted into the position and the orientation of the end effector of the robot arm. The proposed formulation is decoupled and compacted so that it will be implemented as a real-time direct kinematics. With the proposed formulation, we analyze the motion of the double parallel robot and show its characteristics. Specially, we investigate the workspace in terms of positional space as well as orientational space.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1997년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국전력공사 서울연수원; 17-18 Oct. 1997
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• pp.799-802
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• 1997

This paper deals with a new method to derive the Generalized Jacobian Matrix of a space robot. In a conventional method to derive the Generalized Jacobian Matrix, generalized coordinates select Joint angles and a space robot body's position and attitude angle. But, in this paper, we select position and attitude angle of the end-effector or the handled floating object as generalized coordinates. Then, we can derive the Generalized Jacobian Matrix of the system which consists of several space robots and a handled floating object. Moreover control methods operated by only one space robot can be easily extended to the cases of cooperation task by several space robots. Computer simulations show that the Generalized Jacobian Matrix derived here is effective.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.2467-2470
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• 2003

In this paper, fault tolerant mechanisms are presented for a servo manipulator system designed to operate in a hot cell. A hot cell is a sealed and shielded room to handle radioactive materials, and it is dangerous for people to work in the hot cell. So, remote operations are necessary to handle radioactive materials in the hot cell. KAERI has developed a servo manipulator system to perform such remote operations. However, since electric components such as servo motors are weak to radiations, fault tolerant mechanisms have to be considered. For fault tolerance of the servo manipulator system, hardware and software redundancy have been considered. In case of hardware, radioactive resistant electric components such as cables and connectors have been adopted and motors driving a transport have been duplicated. In case of software, a reconfiguration algorithm accommodating one motor's failure has been developed. The algorithm uses redundant axis to recover the end effector's motion in spite of one motor's failure.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.2737-2742
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• 2003

Kinematic calibration enhances absolute accuracy by compensating for the fabrication tolerances and installation errors. Effectiveness of calibration procedures depends greatly on the measurements performed. While the Cartesian postures are measured completely, all of the geometric parameters can be identified to their true values. With partial pose measurements, however, few geometric parameters may not be identifiable and effectiveness of the calibration results may vary significantly within the workspace. QR decomposition of the identification Jacobian matrix can reveal the non-identifiable parameters. Selecting postures for measurement is also an important issue for efficient calibration procedure. Typically, the condition number of the identification Jacobian is minimized to find optimum postures. This paper investigates identifiable parameters and optimum postures for four different calibration procedures - measuring postures completely with inverse kinematic residuals, measuring postures completely with forward kinematics residuals, measuring only the three position components, and restraining the mobility of the end-effector using a constraint link. The study is performed for a six degree-of-freedom fully parallel HexaSlide type paralle manipulator, HSM. Results verify that all parameters are identifiable with complete posture measurements. For the case of position measurements, one and for the case of constraint link, three parameters were found non-identifiable. Optimal postures showed the same trend of orienting themselves on the boundaries of the search space.

• Advances in robotics research
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• 제2권2호
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• pp.113-127
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• 2018

Robotics and automation are rapidly growing in the industries replacing human labor. The idea of robots replacing humans is positively influencing the business thereby increasing its scope of research. This paper discusses the development of an experimental platform controlled by a robotic arm through Robot Operating System (ROS). ROS is an open source platform over an existing operating system providing various types of robots with advanced capabilities from an operating system to low-level control. We aim in this work to control a 7-DOF manipulator arm (Robai Cyton Gamma 300) equipped with an external vision camera system through ROS and demonstrate the task of balancing a ball on a plate-type end effector. In order to perform feedback control of the balancing task, the ball is designed to be tracked using a camera (Sony PlayStation Eye) through a tracking algorithm written in C++ using OpenCV libraries. The joint actuators of the robot are servo motors (Dynamixel) and these motors are directly controlled through a low-level control algorithm. To simplify the control, the system is modeled such that the plate has two-axis linearized motion. The developed system along with the proposed approaches could be used for more complicated tasks requiring more number of joint control as well as for a testbed for students to learn ROS with control theories in robotics.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제3권3호
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• pp.461-468
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• 2005

This paper proposes a wheel-assembly automation system, which assembles a wheel into a hub of a vehicle hung to a moving hanger in a car manufacturing line. A macro-micro manipulator control strategy is introduced to increase the system bandwidth and tracking accuracy to ensure insertion tolerance. A camera is equipped at the newly designed wheel gripper, which is attached at the center of the end-effector of the macro-micro manipulator and is used to measure position error of the hub of the vehicle in real time. The redundancy problem in the macro-micro manipulator is solved without complicated calculation by assigning proper functions to each part so that the macro part tracks the velocity error while the micro part regulates the fine position error. Experimental results indicate that tracking error satisfies the insertion tolerance of assembly $({\pm}1mm)$, and thus it is verified that the proposed system can be applied to the wheel assembly task on a moving hanger in the manufacturing line.