• 한국지능시스템학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.137-147
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• 2003

새로운 3차원 도립진자 시스템의 구현 및 퍼지제어에 관하여 논한다. 기존의 1차원 또는 2차원 도립진자 시스템과 달리, 3차원 도립진자 시스템은 상하 운동을 포함하는 인간의 도립진자 제어행위를 적절히 모사할 수 있는 새로운 시스템이다. 3차원 도립진자 시스템의 특성 분석과 퍼지제어기 설계를 위하여 3축 직교로봇과 도립진자를 포함하는 기구부의 동력학식을 유도한다. 로봇의 여유자유도와 제한된 작업영역을 고려하면서 도립진자의 요오(yaw) 및 피치(pitch)각을 제어하기 위한 퍼지제어기 설계 방법을 제안한다. 개발된 PC 기반의 다축제어보드를 이용한 실험 결과를 통하여 제안된 시스템의 성능을 검증한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.715-716
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• 2008

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.546-551
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• 2011

Tilt sensor is required to control the attitude of the biped robot when it walks on an uneven terrain. Vision sensor, which is used for recognizing human or detecting obstacles, can be used as a tilt angle sensor by comparing current image and reference image. However, vision sensor alone has a lot of technological limitations to control biped robot such as low sampling frequency and estimation time delay. In order to verify limitations of vision sensor, experimental setup of an inverted pendulum, which represents pitch motion of the walking or running robot, is used and it is proved that only vision sensor cannot control an inverted pendulum mainly because of the time delay. In this paper, to overcome limitations of vision sensor, Kalman filter for the multi-rate sensor fusion algorithm is applied with low-quality gyro sensor. It solves limitations of the vision sensor as well as eliminates drift of gyro sensor. Through the experiment of an inverted pendulum control, it is found that the tilt estimation performance of fusion sensor is greatly improved enough to control the attitude of an inverted pendulum.

• 로봇학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.108-117
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• 2011

This paper proposes an optimal ARS control of a two-wheel mobile inverted pendulum robot. Conventional researches are highly concentrated on the robust control of a mobile inverted pendulum on the flat ground, $i.e.$, mostly focus on the compensation of gyroscope signals. This newly proposed algorithm deals with a climbing control of a slanted surface based on the dynamic modeling using the conventional structure. During the climbing control of the robot, unexpected disturbance forces are essentially caused by the irregular contact force which comes from the irregular contact angle between the wheel and the terrain. The disturbances have effects on the optimal posture of the mobile robot to compensate the slanted angle. Therefore the dynamics equations through physical interpretation are derived for the selection of optimum climbing posture through ARS. Also using the ultrasonic sensor the slope information is obtained to compensate for the force of gravity. The control inputs are dynamically adjusted to climb up the slanted surface effectively. The proposed algorithm is demonstrated through the real experiments.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.162-172
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• 2011

본 논문에서는 LEGO NXT 마인드스톰을 사용하여 이륜 도립진자 로봇을 제작하고 MATLAB/SIMULINK를 이용한 모델 기반 설계 방법으로 제어기를 구현한 임베디드 시스템을 제안하였다. 먼저 이륜 도립진자 로봇의 모델링과 시뮬레이션을 통해 제어기의 성능과 안정성을 확인한 다음 시뮬레이션 프로그램을 직접 코드 변환하여 실험으로 설계된 제어기의 유효성을 확인하였다. 이륜 도립진자 로봇은 도립진자 원리를 이용한 자율 자세 제어를 기본 기능으로 하고 목적지까지 주행이 가능한 로봇이다. 제어기는 2차의 최적제어 방법으로 설계된 상태궤환 제어기를 이용하였다. 2차의 최적제어는 성능 지수 함수 �じ� 최소로 하는 이득행렬 �ジ� 구해 상태궤환 제어기의 이득으로 쓰는 방법으로 이득 설정 방법이 용이하여 이륜 도립진자 로봇의 제어기로 사용할 수 있다. 이륜도립진자 로봇의 제어기를 설계한 후 실험으로 자세 제어 성능과 외란 응답성, 무선 조종 주행 성능, 라인 주행 및 장애물 회피 성능을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.228-236
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• 2012

본 논문에서는 빠르고 조작이 간편한 이동 수단인 이륜 역진자 로봇을 기존의 방법보다 더욱 안정적으로 밸런싱하기 위한 제어기를 설계하였다. 먼저 이륜 역진자 로봇의 제어기를 퍼지제어 구조로 선택하고, 지정된 3명의 사용자 무게에 따라 적절한 소속함수 요소 값들을 시행착오적으로 구하였다. 임의의 무게에 대한 적절한 퍼지 소속함수 요소 값을 구하기 위해 앞의 3명의 무게에 따른 퍼지 소속함수 요소 값들을 신경회로망으로 튜닝한 뒤 퍼지 제어기에 적용하여 보다 안정적인 제어가 가능하도록 제어기를 설계하였다. 설계된 제어기를 시뮬레이션 하여본 결과, 기존의 퍼지 제어기에 비해서 본 논문에서 제안한 신경회로망으로 튜닝한 퍼지제어기가 보다 안정적인 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.432-439
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• 2012

본 논문에서 이륜 역진자 로봇의 밸런싱에 사용되고 있는 기존 PD 제어기를 대신하여 신경회로망 학습을 통해 향상된 PD 제어기를 이륜 역진자형 이동로봇에 적용하여 실험하고 성능을 검증하였다. 먼저 제어실험에 사용할 이륜 역진자 로봇시스템을 구축하고 나서 기존의 PD 제어기를 사용하여 사용자 몸무게에 따라 시행착오적으로 이득값을 구해 로봇을 밸런싱시켰다. 그리고 시행착오적으로 구한 이득 값을 신경회로망 학습을 통해 일반화시켜 몸무게에 따라 일반화된 PD 이득 값을 가지는 제어기를 구현하였다. 이렇게 구현된 제어기가 기존의 PD 제어기보다 안정적 제어 측면에서 더 유리함을 실험적으로 확인할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.536-544
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• 2011

본 논문에서는 빠르고 조작이 간편한 이동 수단인 이륜 역진자형 이동로봇을 기존의 방법보다 더욱 안정적인 밸런싱을 하기 위한 제어기를 설계하였다. 먼저 이륜 역진자형 이동로봇의 제어기를 일반적인 PID 제어구조로 선택하고, 적절한 제어이득을 지정된 사용자의 몸무게에 따라 시행착오적으로 구하였다. 임의의 몸무게에 따른 PID 이득값을 구하기 위해 PID 이득 값을 신경회로망으로 튜닝을 한 뒤 PID제어기에 적용하여 보다 안정적인 제어가 가능하도록 제어기를 설계하였다. 설계된 제어기를 시뮬레이션에 적용시켜 기존의 PID 제어기에 비해서 본 논문에서 제안한 신경회로망으로 튜닝한 PID 제어기가 보다 안정적인 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.8-14
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• 2013

본 논문에서는 친환경 이동 수단인 이륜 역진자 로봇을 기존의 방법보다 더욱 안정적으로 밸런싱 하기 위한 제어시스템을 구현하였다. 먼저 이륜 역진자 로봇의 제어시스템을 퍼지 제어구조로 선택하고, 적절한 소속함수 요소 값들을 지정된 3종류의 무게에 따라 시행착오적으로 구하였다. 임의의 무게에 따른 퍼지 소속 함수 요소 값을 구하기 위해 3종류의 무게에 따른 퍼지 소속함수 요소 값을 신경회로망으로 튜닝한 뒤 퍼지 제어시스템에 적용하여 보다 안정적인 제어가 가능 하도록 제어시스템을 구현하였다. 구현된 제어시스템을 실제 로봇에 적용시켜 본 결과, 기존의 퍼지 제어시스템에 비해서 본 논문에서 제안한 신경회로망으로 튜닝한 퍼지 제어시스템이 보다 우수함을 확인할 수 있었다.

• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제15권2호
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• pp.126-131
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• 2015

Studies on the control of inverted pendulum type systems have been widely reported. This is because this type of system is a typical complex nonlinear system and may be a good model to verify the performance of a proposed control system. In this paper, we propose the design of two fuzzy logic control systems for the control of a Segway mobile robot which is an inverted pendulum type system. We first introduce a dynamic model of the Segway mobile robot and then analyze the system. We then propose the design of the fuzzy logic control system, which shows good performance for the control of any nonlinear system. In this paper, we here design two fuzzy logic control systems for the position and balance control of the Segway mobile robot. We demonstrate their usefulness through simulation examples. We also note the possibility of simplifying the design process and reducing the computational complexity. This possibility is the result of the skew symmetric property of the fuzzy rule tables of the system.