This paper proposes an insect behavior-inspired routing algorithm for large-scale wireless mesh networks. The proposed algorithm is adapted from the behavior of an insect called Bombyx mori, a male silkmoth. Its unique behavior is its flying technique to find the source of pheromones. The algorithm consists of two steps: the shortest-path algorithm and the zigzag-path algorithm. First, the shortest-path algorithm is employed to transmit data. After half of the total hops, the zigzag-path algorithm, which is based on the movement of the male B. mori, is applied. In order to adapt the biological behavior to large-scale wireless mesh networks, we use a mesh topology for implementing the algorithm. Simulation results show that the total energy used and the decision time for routing of the proposed algorithm are improved under certain conditions.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.10
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pp.1079-1083
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2014
In this paper, a new zone radius determination algorithm is proposed for a nature-inspired routing protocol that emulates the foraging behavior of bees based on their ability to find an optimal route from nectar sites. Instead of changing the radius of nodes one-hop by one-hop, the proposed algorithm alters the radius of nodes as gaps of another radius and adapt quickly to network conditions. The simulation results show that the proposed algorithm has higher efficiency compared with existing studies in an aspect of computational complexity and end-to-end delay.
Sojung Yim;Seongjun Lee;Sang-Min Baek;Seokhaeng Huh;Jaekwan Ryu;Kyu-Jin Cho
The Journal of Korea Robotics Society
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v.18
no.3
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pp.285-292
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2023
Small-scale ground mobile robots can access confined spaces where people or larger robots are unable. As the scale of the robot decreases, the relative size of the environment increases; therefore, maintaining the mobility of the small-scale robot is required. However, small-scale robots have limitations in using a large number of high-performance actuators, powerful computational devices, and a power source. Insects can effectively navigate various terrains in nature with their legged motion. Discrete contact with the ground and the foot enables creatures to traverse irregular surfaces. Inspired by the leg motion of the insect, researchers have developed small-scale robots and they implemented swing and lifting motions of the leg by designing leg linkages that can be adapted to small-scale robots. In this paper, we propose a leg linkage design for insect-inspired small-scale ground mobile robots. To use minimal actuation and reduce the control complexity, we designed a 1-DOF 3-dimensional leg linkage that can generate a proper leg trajectory using one continuous rotational input. We analyzed the kinematics of the proposed leg linkage to investigate the effect of link parameters on the foot trajectory.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.1
no.2
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pp.91-93
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2000
Insects have many excellent features and functions in their small bodies, such as hexapod walking, flapping flight, vision systems, sensory hairs, etc, and those characteristics can be thought as good models for many types of robots. Insects also will be good models far micro-machines because of its size. Insect behavior consists of simple reflex acts and programmed behavior, Some robots were made in order to clarify the emergent mechanism of insect behavior, Through some experiments it would be found that even if insect behavior consists of some simple action patterns, it looks intelligent through interactions its sensors and actuators with its complex environment. In the near futures small robots inspired by insects will be used in many fields of our life. I hope that insect-model based robots will play an active part in many fields and that they will make us happy.
Jeong, Mingi;Kim, Jisu;Jang, Seohyeong;Lee, Tae-Jae;Shim, Hyungbo;Ko, Hyoungho;Cho, Kyu-Jin;Cho, Dong-Il Dan
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.9
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pp.705-709
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2016
Micro-electro-mechanical systems (MEMS) gyroscopes are widely used in various robot applications. However, these conventional gyroscopes need to vibrate the proof mass using a built-in actuator at a fixed resonance frequency to sense the Coriolis force. When a robot is not moving, the meaningless vibration of the gyroscope wastes power. In addition, this continuous vibration makes the sensor vulnerable to external sound waves with a frequency close to the proof-mass resonance frequency. In this paper, a feasibility study of a new type of gyroscope inspired by insect halteres is presented. In dipterous insects, halteres are a biological gyroscope that measures the Coriolis force. Wing muscles and halteres are mechanically linked, and the halteres oscillate simultaneously with wing beats. The vibrating haltere experiences the Coriolis force if the insect is going through a rotational motion. Inspired by this haltere structure, a gyroscope using a thin mast integrated with a robot actuation mechanism is proposed. The mast vibrates only when the robot is moving without requiring a separate actuator. The Coriolis force of the mast can be measured with an accelerometer installed at the tip of the mast. However, the signal from the accelerometer has multiple frequency components and also can be highly corrupted with noise, such that raw data are not meaningful. This paper also presents a suitable signal processing technique using the amplitude modulation method. The feasibility of the proposed haltere-inspired gyroscope is also experimentally evaluated.
A dragonfly inspired flapping wing is investigated in this paper. The flapping wing is actuated from the root by a PZT-5H and PZN-7%PT single crystal unimorph in the piezofan configuration. The non-linear governing equations of motion of the smart flapping wing are obtained using the Hamilton's principle. These equations are then discretized using the Galerkin method and solved using the method of multiple scales. Dynamic characteristics of smart flapping wings having the same size as the actual wings of three different dragonfly species Aeshna Multicolor, Anax Parthenope Julius and Sympetrum Frequens are analyzed using numerical simulations. An unsteady aerodynamic model is used to obtain the aerodynamic forces. Finally, a comparative study of performances of three piezoelectrically actuated flapping wings is performed. The numerical results in this paper show that use of PZN-7%PT single crystal piezoceramic can lead to considerable amount of wing weight reduction and increase of lift and thrust force compared to PZT-5H material. It is also shown that dragonfly inspired smart flapping wings actuated by single crystal piezoceramic are a viable contender for insect scale flapping wing micro air vehicles.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.41
no.3
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pp.71-82
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2004
Recently, network model inspired by social insect behavior attracts the public attention. The AntNet is an adaptive and distributed routing algorithm using mobile agents, called ants, that mimic the activities of social insect. In this paper. we present a new hardware architecture to realize an AntNet-based routing in practical system on a chip application. The modified AntNet algorithm for hardware implementation is compared with the original algorithm on the various traffic patterns and topologies. Implementation results show that the proposed architecture is suitable and efficient to realize adaptive routing based on the AntNet.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.2
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pp.152-161
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2013
This paper presents a control effectiveness analysis of the hawkmoth Manduca sexta. A multibody dynamic model of the insect that considers the time-varying inertia of two flapping wings is established, based on measurement data from the real hawkmoth. A six-degree-of-freedom (6-DOF) multibody flight dynamics simulation environment is used to analyze the effectiveness of the control variables defined in a wing kinematics function. The aerodynamics from complex wing flapping motions is estimated by a blade element approach, including translational and rotational force coefficients derived from relevant experimental studies. Control characteristics of flight dynamics with respect to the changes of three angular degrees of freedom (stroke positional, feathering, and deviation angle) of the wing kinematics are investigated. Results show that the symmetric (asymmetric) wing kinematics change of each wing only affects the longitudinal (lateral) flight forces and moments, which implies that the longitudinal and lateral flight controls are decoupled. However, there are coupling effects within each plane of motion. In the longitudinal plane, pitch and forward/backward motion controls are coupled; in the lateral plane, roll and side-translation motion controls are coupled.
The research of the biological mimics robot which utilizes the operation of the organism is progressed on the ground, aerial, and underwater robot sector. In the field of flying robot, the research for implementing the wing movement structure of the bird and insect is progressed. The joint structure for the wing movement of the bird is implemented. The operation of the wing is simulated. For this purpose, by using the Matlab/Simulink, the joint structure of the wing is modelled. The joint movement of the wing is tested through the simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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