International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.5
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pp.575-591
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2006
In a previous research, we presented the Grid Method and confirmed it as a systematic and efficient problem formulation method for the task-oriented design of robot kinematics. However, our previous research was limited in two ways. First, it gave only a local optimum due to its use of a local optimization technique. Second, it used constant weights for a cost function chosen by the manual weights tuning algorithm, thereby showing low efficiency in finding an optimal solution. To overcome these two limitations, therefore, this paper presents a global optimization technique and an adaptive weights tuning algorithm to solve a formulated problem using the Grid Method. The efficiencies of the proposed algorithms have been confirmed through the kinematic design examples of various robot manipulators.
This paper considers a global resolution of kinematic redundancy under inequality constraints as a constrained optimal control. In this formulation, joint limits and obstacles are regarded as state variable inequality constraints, and joint velocity limits as control variable inequality constraints. Necessary and sufficient conditions are derived by using Pontryagin's minimum principle and penalty function method. These conditions leads to a two-point boundary-value problem (TPBVP) with natural, periodic and inequality boundary conditions. In order to solve the TPBVP and to find a global minimum, a numerical algorithm, named two-stage algorithm, is presented. Given initial joint pose, the first stage finds the optimal joint trajectory and its corresponding minimum performance cost. The second stage searches for the optimal initial joint pose with globally minimum cost in the self-motion manifold. The effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated through a simulation with a 3-dof planar redundant manipulator.
This paper proposes a new haptic device using a parallel mechanism with gimbal type actuators. This device has three legs actuated by 2-DOF gimbal mechanisms, which make the device simple and light by fixing all the actuators to the base. Three extra sensors are placed at passive joints to obtain a unique solution of the forward kinematics problem. The proposed haptic device is developed for an operator to use it on a desktop in due consideration of the size of an average Korean. The proposed haptic device has a small workspace for on operator to use it on a desktop and more sensitivity than a serial type haptic device. Therefore, the motors of the proposed haptic device are fixed at the base plate so that the proposed haptic device has a better dynamic bandwidth due to a low moving inertia. With this conceptual design, optimization of the design parameters is carried out. The objective function is defined by the fuzzy minimum of the global design indices, global force/moment isotropy index, global force/moment payload index, and workspace. Each global index is calculated by a SVD (singular value decomposition) of the force and moment parts of the jacobian matrix. Division of the jacobian matrix assures a consistency of the units in the matrix. Due to the nonlinearity of this objective function, Genetic algorithms are adopted for a global optimization.
In this paper, the range difference based the moving target tracking problem using multiple UAVs is solved within the new framework of linear robust state estimation. To do this, the relative kinematics is modeled as an uncertain linear system containing stochastic parametric uncertainties in its measurement matrix. Applying the non-conservative robust Kalman filter for the uncertain system, a quasi-optimal linear target tracking filter is designed. For its recursive linear filter structure, the proposed method can ensure the fast convergence and reliable target tracking performance. Moreover, it is suitable for real-time applications using multiple UAVs.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.3
no.1
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pp.33-37
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2005
One of the most important feature of the Mobile Manipulator is redundant freedom. Using the redundant freedom, Mobile Manipulator can move various mode, perform dexterous motion. In this paper, to improve robot job ability, as two robots perform a job in co-operation control, we studied optimal position and posture of Mobile Manipulator with minimum movement of each robot joint. Kinematics of mobile robot and task robot is solved. Using mobility of Mobile robot, weight vector of robots is determined. Using Gradient methode, global motion trajectory is minimized. so the job which Mobile Manipulator perform is optimized. The proposed algorithm is verified with PURL-II which is Mobile Manipulator combined Mobile robot and task robot. and discussed the result.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.13
no.3
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pp.153-160
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2008
One of the most important features of the Mobile Manipulator is redundant freedom. Using it's redundant freedom, a Mobile Manipulator can move in various modes, and perform dexterous motions. In this paper, to improve robot job performance, two robots -mobile robot, task robot- are joined together to perform a job, we studied the optimal position and posture of a Mobile Manipulator to achieve a minimum of movement of each robot joint. Kinematics of mobile robot and task robot is solved. Using the mobility of a Mobile robot, the weight vector of robots is determined. Using the Gradient method, global motion trajectory is minimized, so the job which the Mobile Manipulator performs is optimized. The proposed algorithm is verified with PURL-II which is Mobile Manipulator combined Mobile robot and task robot, and the results are discussed.
Kim, Shinna;Oh, Se-Heon;For, Bi-Qing;Sheen, Yun-Kyeong
The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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v.46
no.2
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pp.71.1-71.1
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2021
We perform disk-halo decomposition of the Large Magellanic Cloud (LMC) using a novel HI velocity field extraction method, aimed at better deriving its HI kinematics and thus mass distribution in the galaxy including both baryons and dark matter. We decompose all the line-of-sight velocity profiles of the combined HI data cube of the LMC, taken from the Australia Telescope Compact Array (ATCA) and Parkes radio telescopes with an optimal number of Gaussian components. For this, we use a novel tool, the so-called BAYGAUD which performs profile decomposition based on Bayesian MCMC techniques. From this, we disentangle turbulent non-ordered HI gas motions from the decomposed gas components, and produce an HI bulk velocity field which better follows the global circular rotation of the galaxy. From a 2D tilted-ring analysis of the HI bulk velocity field, we derive the rotation curve of the LMC after correcting for its transverse, nutation and precession motions. The dynamical contributions of baryons like stars and gaseous components which are derived using the Spitzer 3.6 micron image and the HI data are then subtracted from the total kinematics of the LMC. Here, we present the bulk HI rotation curve, the mass models of stars and gaseous components, and the resulting dark matter density profile of the LMC.
We present a new method which constructs an Hɪ super-profile of a galaxy which is based on profile decomposition analysis. The decomposed velocity profiles of an Hɪ data cube with an optimal number of Gaussian components are co-added after being aligned in velocity with respect to their centroid velocities. This is compared to the previous approach where no prior profile decomposition is made for the velocity profiles being stacked. The S/N improved super-profile is useful for deriving the galaxy's global Hɪ properties like velocity dispersion and mass from observations which do not provide sufficient surface brightness sensitivity for the galaxy. As a practical test, we apply our new method to 64 high-resolution Hɪ data cubes of nearby galaxies in the local Universe which are taken from THINGS and LITTLE THINGS. In addition, we also construct two additional Hɪ super-profiles of the sample galaxies using symmetric and all velocity profiles of the cubes whose centroid velocities are determined from Hermite h3 polynomial fitting, respectively. We find that the Hɪ super-profiles constructed using the new method have narrower cores and broader wings in shape than the other two super-profiles. This is mainly due to the effect of either asymmetric velocity profiles' central velocity bias or the removal of asymmetric velocity profiles in the previous methods on the resulting Hɪ super-profiles. We discuss how the shapes (𝜎n/𝜎b, An/Ab, and An/Atot) of the new Hɪ super-profiles which are measured from a double Gaussian fit are correlated with star formation rates of the sample galaxies and are compared with those of the other two super-profiles.
Park, Hye-Jin;Oh, Se-Heon;Wang, Jing;Zheng, Yun;Zhang, Hong-Xin;de Blok, W.J.G.
The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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v.46
no.2
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pp.70.2-71
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2021
We examine gas kinematics and star formation activities of NGC 6822, a gas-rich dwarf irregular galaxy in the Local Group at a distance of ~490 kpc. We perform profile decomposition of all the line-of-sight (LOS) HI velocity profiles of the high-resolution (42.4" × 12" spatial; 1.6 km/s spectral) HI data cube of the galaxy, taken with the Australian Telescope Compact Array (ATCA). To this end, we use a novel tool based on Bayesian Markov Chain Monte Carlo (MCMC) techniques, the so-called BAYGAUD, which allows us to decompose a velocity profile into an optimal number of Gaussian components in a quantitative manner. We group all the decomposed components into bulk-narrow, bulk-broad, and non-bulk gas components classified with respect to their velocity dispersions and the amounts of velocity offset from the global kinematics, respectively. Using the surface densities and velocity dispersions of the kinematically decomposed HI gas maps together with the rotation curve of NGC 6822, we derive Toomre-Q parameters for individual regions of the galaxy which quantify the level of local gravitational instability of the gaseous disk. We also measure the local star formation rate (SFR) of the corresponding regions in the galaxy by combining GALEX Far-ultraviolet (FUV) and WISE 22㎛ images. We then relate the gas and SFR surface densities in order to investigate the local Kennicutt-Schmidt (K-S) law of gravitationally unstable regions which are selected from the Toomre Q analysis. Of the three groups, the bulk-narrow, bulk-broad and non-bulk gas components, we find that the lower Toomre-Q values the bulk-narrow gas components have, the more consistent with the linear extension of the K-S law derived from molecular hydrogen (H2) observations.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.42
no.5
s.305
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pp.1-12
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2005
A Mobile manipulator - a serial connection of a mobile robot and a task robot - is a very useful system to achieve various tasks in dangerous environment. because it has the higher performance than a fixed base manipulator in regard to the size of it's operational workspace. Unfortunately the use of a mobile robot introduces non-holonomic constraints, and the combination of a mobile robot and a manipulator generally introduces kinematic redundancy. In this paper, first a method for estimating the position of object at the cartesian coordinate system acquired by using the geometrical relationship between the image captured by 2-DOF active camera mounted on mobile robot and real object is proposed. Second, we propose a method to determine a optimal path between current the position of mobile manipulator whose mobile robot is non-holonomic and the position of object estimated by image information through the global displacement of the system in a symbolic way, using homogenous matrices. Then, we compute the corresponding joint parameters to make the desired displacement coincide with the computed symbolic displacement and object is captured through the control of a manipulator. The effectiveness of proposed method is demonstrated by the simulation and real experiment using the mobile manipulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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