• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1992년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.411-413
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• 1992

This paper proposes a simple and high performance hybrid position/force control of robots based on disturbance compensation by using the disturbance observer in task coordinate space. The disturbance observer linealizes system of robot manipulators in task coordinate space and realizes acceleration control. To realize the strict acceleration control, the disturbance observer whose input is a position signal by simple computation, works as if it were a disturbance detector. The inverse kinematics can be simplified, because the disturbance observer in task coordinate space compensates not only the disturbance but also the error due to the simplification of the inverse kinematics. The new strategy is applied to a three-degrees-of freedom direct drive robot. The robust and simple hybrid position/force control is realized experimentally.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제8권2호
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• pp.3-8
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• 2007

A machining system that generates accurate relative motions between the tool and workpiece is required to realize ultra precise machining or measurements. Accuracy improvements for each element of the machine are also required. This paper proposes a machining system that uses a compensation device for the six-degree-of-freedom (6-DOF) motion error between the tool and workpiece. The compensation device eliminates elastic and thermal errors of the joints and links due to temperature fluctuations and external forces. A hexapod parallel kinematics mechanism installed between the tool spindle and surface plate is passively actuated by a conventional machine. Then the parallel mechanism measures the 6-DOF motions. We describe the conception and fundamentals of the system and test a passively extensible strut with a compensation device for the joint errors.

• 한국정밀공학회지
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• 제14권5호
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• pp.134-142
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• 1997

In this study, we proposed the wire parallel mechanism that can be used to measure a full pose of a robot. It is composed of six parallel links using wire. The position and orientation of the end effectorf of a robot are calculated using the length of wires which is measured by the encoder. The complex non- linear equations of the forward kinematics are solved by using a numerical method, and the unique solution is obtained from the geometric configuration of the device. The length error of the wire which occurs in static condition is compensated by the relational equation that considered longitudinal extension and defoection of the wire. Through this work, we known that the proposed device has a good accuracy( .+-. 0.01mm) in a large measuring region, so it can be used effectively in a callibration of a robot which required a low cost.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권11호
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• pp.795-802
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• 2019

본 논문에서는 인공위성의 근접운용에서 발생할 수 있는 위치-자세 결합운동을 정의하고, 이를 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식을 통해 접근한다. 인공위성의 위치-자세 결합운동은 두 위성의 상대운동에서 목표 지점이 무게 중심이 아닌 위성체 위의 임의의 점에 위치할 때 발생하며, 특히 근거리 운용에서 명확히 보여진다. 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식은 각속도 상태를 직접 반영하여, 자세의 변화가 위치에 영향을 미치는 위치-자세 결합운동을 간결하게 정의할 수 있다. 여기에서는 위치-자세 결합운동의 해결을 위해 기존의 접근방법과 함께 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식을 새롭게 제시한다. 수치 시뮬레이션에서는 두 위성의 상대운동에서 위치-자세 결합운동으로 목표 지점에 대한 위치 오차가 발생함을 보이고, 듀얼 쿼터니언 기반의 운동방정식이 이를 해결할 수 있음을 검증한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권6호
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• pp.506-514
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• 2012

본 논문에서는 비행체의 운동 역학을 고려한 경로 추종을 위한 시선각 유도 법칙의 유도 게인 설계 기법에 대해 기술하였다. 비례-미분 게인과 접근 거리의 설계 변수로 구성된 시선각 기반 유도 법칙은 유도 게인 결정시 대부분 경험적 또는 실험적인 방법으로 설계하는 것이 일반적인데 이러한 경우 정밀하고 일관적인 경로 추종 성능 보장이 어렵고 비행체 기동 한계 및 운용 속도 등에 따라 설계 변수를 재설계해야하는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 본 연구에서는 비행체의 속도에 따른 운동 역학을 고려하여 설계 변수의 개수를 최소화하고 비행 속도에 따라 유도 법칙 게인이 변화되어 정밀한 경로 추종이 가능할 뿐만 아니라 안정적이고 일관된 성능을 갖는 유도 법칙의 게인 설정 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 비행체의 자세에 대한 1차 응답 속도를 고려한 비선형 시뮬레이션을 수행하여 추종 성능을 평가하였으며 선형 경로와 원형 경로에 대한 비행 시험 을 통해 추종 성능 및 알고리듬의 타당성을 실험적으로 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제34권1호
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• pp.53-58
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• 2017

A fine stage is developed for the 3-DOF error compensation of a linear axis in order to improve the positioning accuracy. This stage is designed as a planar parallel mechanism, and the joints are based on a flexure hinge to achieve ultra-precise positioning. Also, the effect of Abbe's offsets between the measuring and driving coordinate systems is minimized to ensure an exact error compensation. The mode shapes of the designed stage are analyzed to verify the desired 3-DOF motions, and the workspace and displacement of a piezoelectric actuator (PZT) for compensation are analyzed using forward and inverse kinematics. The 3-DOF error of a linear axis is measured and compensated by using the developed fine stage. A marked improvement is observed compared to the results obtained without error compensation. The peak-to-valley (PV) values of the positional and rotational errors are reduced by 92.6% and 91.3%, respectively.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.541-542
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• 2006

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권8호
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• pp.2708-2715
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• 2021

The Multi-Purpose Overload Robot (CMOR) is a key subsystem of China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) remote handling system. Due to the long cantilever and large loads of the CMOR, it has a large rigid-flexible coupling deformation that results in a poor position accuracy of the end-effector. In this study, based on the Levenberg-Marquardt algorithm, the spatial grid, and the linearized variable load principle, a variable parameter compensation model was designed to identify the parameters of the CMOR's kinematics models under different loads and at different poses so as to improve the trajectory tracking accuracy. Finally, through Adams-MATLAB/Simulink, the trajectory tracking accuracy of the CMOR's rigid-flexible coupling model was analyzed, and the end position error exceeded 0.1 m. After the variable parameter compensation model, the average position error of the end-effector became less than 0.02 m, which provides a reference for CMOR error compensation.

• 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.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.1106-1114
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• 2012

To achieve synchronized motion between a wearable robot and a human user, the redundancy must be resolved in the same manner by both systems. According to the seven DOF (Degrees of Freedom) human arm model composed of the shoulder, elbow, and wrist joints, positioning and orientating the wrist in space is a task requiring only six DOFs. Due to this redundancy, a given task can be completed by multiple arm configurations, and thus there exists no unique mathematical solution to the inverse kinematics. This paper presents analysis on the kinematic and dynamic aspect of the human arm movement and their effect on the redundancy resolution of the human arm based on a seven DOF manipulator model. The redundancy of the arm is expressed mathematically by defining the swivel angle. The final form of swivel angle can be represented as a linear combination of two different swivel angles achieved by optimizing different cost functions based on kinematic and dynamic criteria. The kinematic criterion is to maximize the projection of the longest principal axis of the manipulability ellipsoid for the human arm on the vector connecting the wrist and the virtual target on the head region. The dynamic criterion is to minimize the mechanical work done in the joint space for each two consecutive points along the task space trajectory. As a first step, the redundancy based on the kinematic criterion will be thoroughly studied based on the motion capture data analysis. Experimental results indicate that by using the proposed redundancy resolution criterion in the kinematic level, error between the predicted and the actual swivel angle acquired from the motor control system is less than five degrees.