This paper presents the kinematic and dynamic analysis of the robot arm for inspection and rescue operations. The inspection robot arm has Pitch-Pitch-Pitch-Yaw motion for an optimal and stable view of the camera installed at the end of the manipulator. The rescue operation robot arm has Yaw-Pitch-Pitch-Roll motion to handle heavy tools. Additionally, both robot arms are waterproof, as they use the triple-layer O-ring. Furthermore, the dynamic equation including the damping force due to the mechanical seal for waterproofness was derived by using the Newton-Euler method. A control system using the ARM processor was developed and introduced in this paper, and its performance was verified through experiments.
An amphibious inspection robot system (hereafter AIROS) is being developed to visually inspect the in-containment refueling storage water tank (hereafter IRWST) strainer in APR1400 instead of a human diver. Four IRWST strainers are located in the IRWST, which is filled with boric acid water. Each strainer has 108 sub-assembly strainer fin modules that should be inspected with the VT-3 method according to Reg. guide 1.82 and the operation manual. AIROS has 6 thrusters for submarine voyage and 4 legs for walking on the top of the strainer. An inverse kinematic algorithm was implemented in the robot controller for exact walking on the top of the IRWST strainer. The IRWST strainer has several top cross braces that are extruded on the top of the strainer, which can be obstacles of walking on the strainer, to maintain the frame of the strainer. Therefore, a robot leg should arrive at the position beside the top cross brace. For this reason, we used an image processing technique to find the top cross brace in the sole camera image. The sole camera image is processed to find the existence of the top cross brace using the cross edge detection algorithm in real time. A 5-DOF robot arm that has multiple camera modules for simultaneous inspection of both sides can penetrate narrow gaps. For intuitive presentation of inspection results and for management of inspection data, inspection images are stored in the control PC with camera angles and positions to synthesize and merge the images. The synthesized images are then mapped in a 3D CAD model of the IRWST strainer with the location information. An IRWST strainer mock-up was fabricated to teach the robot arm scanning and gaiting. It is important to arrive at the designated position for inserting the robot arm into all of the gaps. Exact position control without anchor under the water is not easy. Therefore, we designed the multi leg robot for the role of anchoring and positioning. Quadruped robot design of installing sole cameras was a new approach for the exact and stable position control on the IRWST strainer, unlike a traditional robot for underwater facility inspection. The developed robot will be practically used to enhance the efficiency and reliability of the inspection of nuclear power plant components.
초음파 로봇 검사시스템은 발전설비 등 상시감시가 요구되는 구조물의 감시를 위해 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 설비의 구조물은 형상과 구조가 매우 다양하고 복잡하여 단순한 패턴으로 이동과 검사가 가능한 로봇으로는 상시감시에 한계를 가지게 된다. 복잡한 구조물의 정밀검사는 정교한 행동이 가능한 로봇 시스템이 필요하다. 로봇의 제어를 초음파검사 작업자의 손의 형상에 따라 직관적으로 움직이도록 한다면 보다 정밀한 검사 로봇의 개발이 가능할 것으로 판단된다. 폴리머 굽힘센서는 대변형의 측정이 가능하고 곡면에 적용성이 높아 최근 인체 형상 측정 및 재활보조 등 다양한 활용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 구조물의 상시감시를 위한 초음파검사 로봇이 작업자의 손동작에 따라 동작이 가능한 직관적 제어를 위해 폴리머 굽힘센서를 이용하여 사람 손의 형상 감시 연구를 수행하였다. 다수의 센서를 적용하여 손의 다양한 움직임을 추정하고 실험적 검증을 통해 사람 손의 형상에 따른 직관적 로봇의 제어가 가능함을 확인하였다.
Kim, Chang-Hoi;Seo, Yong-Chil;Cho, Jai-Wan;Choi, Young-Soo;Kim, Seung-Ho
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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pp.803-807
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2003
Tele-operation and remote monitoring techniques are essential and important technologies for performing the inspection and repair tasks effectively in nuclear power plants. This paper presents the application of a mobile robot for the remote monitoring and inspection of the Calandria faces, where human access is limited because of the high-level radioactive environments during full power operation. The mobile robot was designed with reconfigurable crawler type of wheels attached on the front and rear side in order to pass through the ditch. The extendable mast, mounted on the mobile robot, can be extended up to 8 m vertically. This robot was also equipped a visible CCD/thermal infrared inspection head module and a stereo camera module for the enhancement of visual inspection.
여러 종류의 증기발생기 검사정비 로봇의 엔드이펙터 모션 구동에 전부 사용할 수 있도록 ARM Cotex M3-107 MCU 기반의 제어기와 엔드이펙터 모션 프로그램 생성 응용소프트웨어로 구성된 범용 엔드이펙터 모션구동 제어시스템을 개발하였다. 범용 제어시스템을 적용하여 엔드이펙터의 직선이송 및 회전이송의 위치 결정의 오차는 무시할만한 수준이며, 재현성은 0.04% 오차를 보여줌으로써 실제로 사용 가능한 범용 엔드이펙터 모션구동 제어시스템을 개발하였다.
In this thesis we designed the vision system to inspect the defect of a back light unit of plat panel display device. The vision system is divided into hardware and inspection algorithm of defect. Hardware components consist of illumination part, robot-arm controller part and image-acquisition part. Illumination part is made of acrylic panel for light diffusion and five 36W FPL's(Fluorescent Parallel Lamp) and electronic ballast with low frequency harmonics. The CCD(Charge-Coupled Device) camera of image-acquisition part is able to acquire the bright image by the light coming from lamp. The image-acquisition part is composed of CCD camera and frame grabber. The robot-arm controller part has a role to let the CCD camera move to the desired position. To take inspections of surface images of a flat panel display it can be controlled and located every nook and comer. Images obtained by robot-arm and image-acquisition board are saved on the hard-disk through windows programming and are tested whether there are defects by using the image processing algorithms.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권6호
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pp.648-657
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2014
본 논문에서는 화재나 홍수로 인하여 침수된 건물 내부를 탐사할 수 있는 새로운 방수형 4축 로봇팔을 설계하고 로봇의 기구학 및 동역학 해석을 수행한다. 로봇팔은 카메라를 이용한 탐사를 위한 Pitch-Pitch-Pitch-Yaw 4축 구조로 설계하고, 이를 구동하기 위한 관절구동기의 용량을 선정한다. 또한 수심 10m의 방수가능한 관절구동기를 설계 하고 실제 구동시험을 통하여 방수성능을 검증한다. 설계한 로봇팔의 순기구학 및 역기구학 식의 해석을 통해 닫힌 해를 유도하며, 메커니컬실의 마찰력을 고려한 로봇팔의 운동방정식을 뉴턴-오일러 방법에 의해 유도한다. 유도한 동역학식을 이용하여 개발한 로봇이 목표궤적을 잘 추종할 수 있도록 슬라이딩모드 제어기를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 그 성능을 확인한다.
Using industrial robots and sensors, we developed an inline car body inspection system which proposes high flexibility and sufficient accuracy. Car Body Inspection(CBI) cell consists of two industrial robots, two corresponding carriages, camera vision system, a process computer with multi-tasking ability and several LDS's. As industrial robots guarantee sufficient repeatabilities, the CBI cell adopts the concept of relative measurement instead of that of absolute measurement. By comparing the actual measured data with reference data, the dimensional errors of the corresponding points can be calculated. The length of the robot arms changes according to ambient temperature and it affects the measuring accuracy. To compensate this error, a robot arm calibration process was realized. By measuring a reference jig, the differential changes of the robot arms due to temperature fluctuation can be calculated and compensated.
In this paper, we presents the remote inspection activity with a mobile robot at the calandria face areas of the PHWR (pressurized heavy water reactor) nuclear power plants during full power plant operation.. The tele-operated mobile robot has been developed for this task. A 4 wheeled mechanism with the dual reconfigurable crawler arm has been adopted for the ease access to the high radiation area of calandria face. A specially designed extendable long reach mast attached on the mobile platform and the thermal image monitoring system enable human eyes to look into the calandria face. Application of robot will keep human workers from high radiation exposure and enhance the reliability of nuclear power plants.
This paper proposes a new approach to the designed of visual feedback control system based on visual servoing method. The main focus of this paper is presented how it is effective to use many features for improving the accuracy of the visual feedback control of industrial articulated robot for assembling and inspection of parts. Some rank conditions, which relate the image Jacobian, and the control performance are derived. It is also proven that the accuracy is improved by increasing the number of features. The effectiveness of redundant features is verified by the real time experiments on a SCARA type robot(FARA) made in samsung electronics company.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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