Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.05a
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pp.566-569
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2000
This hybrid position/force control for the dynamic walking of the biped robot is performed in this paper. After the biped robot was modeled with 14 degrees of freedom of the multibody dynamics, the equations of motion are constructed using velocity transformation technique. Then the inverse dynamic analysis is performed for determining the driving torques and the ground reaction forces. From this analysis, obtains the maximum ground contact force at the moment of contacting which act on the rear of the sole of swing leg and the distribution curve of the ground reaction. Because these maximum force and distribution type acts an important role to the stability of the whole dynamic walking, they are reduced and distributed smoothly by means of the trajectory of the modified ground reaction force. This new trajectory is used to the reference input for more stable dynamic walking of the whole walking region.
Journal of the Korean Society of Mechanical Technology
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v.20
no.6
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pp.912-916
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2018
Crawling robots are advantageous in overcoming obstacles. These robots have characteristics such as light weight and outstanding mobility. In case of large robots, they have difficulties passing narrow gaps or entering the cave. In this paper, we propose a milli-scale hexapedal robot using 4-bar linkages. Two conditions are necessary to enable efficient walking. In short, the trajectory of the foot must be elliptical, and the lowest point of the foot should be the same. These conditions are satisfied with a novel leg design. The robot has a pair of three legs and the legs are coupled to operate simultaneously. Each set of the legs are installed to robot's both sides and the legs satisfy the equal lowest foot point and elliptical trajectory. As a result, this hexapedal robot can crawl with 0.56m/s speed.
In these days, researches about underwater robots have been actively in progress for the purposes of ocean detection and resource exploration. Unlike general underwater robots such as ROV(Remotely Operated Vehicle) and AUV(Autonomous Underwater Vehicle) which have propellers, an articulated underwater robot which is called Crabster has been being developed in KORDI(Korea Ocean Research & Development Institute) with many cooperation organizations since 2010. The robot is expected to be able to walk and swim under the sea with its legs. Among many researching fields of this project, we are focusing on a swimming section. In order to find effective swimming locomotion for the robot, we approached this subject in terms of Biomimetics. As a model of optimized swimming organism in nature, diving beetles were chosen. In the paper, swimming motions of diving beetles were analyzed in viewpoint of robotics for applying them into the swimming motion of the robot. After modeling the kinematics of diving beetle through robotics engineering technique, we obtained swimming patterns of the one of living diving beetles, and then compared them with calculated optimal swimming patterns of a robot leg. As the first trial to compare the locomotion data of legs of the diving beetle with a robot leg, we have sorted two representative swimming patterns such as forwarding and turning. Experimental environment has been set up to get the motion data of diving beetles. The experimental equipment consists of a transparent aquarium and a high speed camera. Various swimming motions of diving beetles were recorded with the camera. After classifying swimming patterns of the diving beetle, we can get angular data of each joint on hind legs by image processing software, Image J. The data were applied to an optimized algorithm for swimming of a robot leg which was designed by robotics engineering technique. Through this procedure, simulated results which show trajectories of a robot leg were compared with trajectories of a leg of a diving beetle in desired directions. As a result, we confirmed considerable similarity in the result of trajectory and joint angles comparison.
Objective : The purpose of this study was to analyze the effect of the elastic band on ballet arabesque based on kinematics analysis. Methods : To observe the effect of the elastic band, the availability of the elastic band during movement was set as the independent variable, and the dependent variables were set by using factors from two different categories such as motor mechanics and kinematics variables. For motor mechanics variable, the muscle activity and the center of pressure(COP)'s trajectory and velocity were used. Furthermore, the physical angle was used for kinematic variables. Data samples from the experiment was used to understand the correlation between independent and dependent variables while using paired samples t-test as a data analysis tool. Results : After analyzing the result of experiment, the usage of the Elastic band on ballet arabesque movement seemed to increase the activity of the agonistic muscle, which is mainly used for movement, and to improve the stability of the supporting leg by decreasing the trajectory and velocity of the center of pressure(COP). Moreover, the elastic band increased the level of elevation of the stretching leg with reducing the angle of the hip joint that resulted into a more stable movement and furthermore providing more beauty while standing on it. Conclusion : The movement training program while the using elastic band are expected to lead to appropriate muscular development and reduce the muscle imbalance, which usually occurs to dancers, during training with unfamiliar specific movements or strengthening muscular strength for a specific movement. In addition, this work is expected to be used as a training reference to understand and learn the fundamentals of movements of ballet and other dance fields.
Objective: The aim of this study was to investigate of the foot plantar pressure and usability after gait training using the ExoAtlet wearable exoskeleton robot in an incomplete spinal cord injury (SCI) patient. Design: A case study Methods: Six participants with an asymmetry in motor and sensory function completed the gait training using ExoAtlet wearable exoskeleton robot for 15 sessions, five per weeks, 3weeks. They were divided into two groups (low and high strength group) and group differences were evaluated about session at stating of gait, gait distance at final session and foot plantar pressures and useability after training. Results: Low strength group was faster than high strength group on adaptation of robot gait. And high strength group increased faster than low strength group on the gait distance during training. In standing and gait, weaker leg was higher than stronger leg on mean foot plantar pressure in low strength group. And stronger leg was higher than weaker leg on foot plantar pressure in high strength group. The length of the anterior-posterior trajectory of the center of pressure during gait was similar in low strength group, but different in high strength group. useability was positive about ExoAtlet wearable exoskeleton gait after training. Conclusions: ExoAtlet wearable exoskeleton robot gait training was positive about improving gait in all participants regardless of differences in severity of symptoms and gait abnormalities.
The calculation of the optimal trajectory of the stepped top-down robot was made using a genetic algorithm and a computational torque controller. First, the total energy efficiency was minimized using the Red-Cold Generic Algorithm (RCGA) consisting of reproductive, cross, and mutation. The reproducibility condition related to the position assembly of the start and end of the stride and the joints, angles, and angular velocities are linear constraints. Next, the unequal constraint accompanies the condition for preventing the collision of the swing leg at the corner with the outer surface of the stairs, the condition of the knee joint for preventing kinematic peculiarity, and the condition of no moment in safety in the traveling direction. Finally, the angular trajectory of each joint is defined by fourth-order polynomial whose coefficient is to approximate chromosomes. This is to approximate walking. In this study, the energy efficiency of the optimal trajectory was analyzed by computer simulation through a biped robot with seven degrees of freedom composed of seven links.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.7
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pp.609-614
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2005
Parallel manipulators have been used for a variety of applications, including the motion simulators and mechanism for precise machining. Since the ball screws used for linear motion of legs of the Stewart-Gough type parallel manipulator provide wider contact areas than revolute joints, parallel manipulators are usually more affected by frictional forces than serial manipulators. In this research, the method for detecting the frictional forces arising in the parallel manipulator using the gravitational force is proposed. First, the reference trajectories are computed from the dynamic model of the parallel manipulator assuming that it is subject to only the gravitational force without friction. When the parallel manipulator is controlled so that the platform follows the computed reference trajectory, this control force for each leg is equal to the friction force arising in each leg. It is shown that control performance can be improved when the friction compensation based on this information is added to the controller for position control of the moving plate of a parallel manipulator.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.10
no.9
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pp.1039-1048
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2015
In this paper, we propose an efficient stair locomotion method for a quadruped robot with mechanism of insectile legs using genetic algorithm(GA). In the proposed method, we first define the factors and the reachable region for the stair locomotion. In addition, we set the gene and the fitness function for GA and generate the gait trajectory by searching the landing position of a quadruped robot, which has the minimun distance of movement and the optimal energy stability margin(ESM). Finally, we verify the effectiveness and superiority of the proposed stair locomotion method through the computer simulations.
This paper proposes a locomotion pattern and a control method for biped robots with curved soles. First, since the contact point of a supporting leg may arbitrarily move back and forth on the ground, we derived the desired trajectory from a model called the Moving. Inverted Pendulum Model (MIPM) where the Zero Moment Point (ZMP) exists at the supporting point and can be moved intentionally. Secondly, a biped robot with curved soles is an under-actuated system since the supporting point contacting with a point on the ground has no actuator during the single supporting phase. Therefore, this paper proposes a computed-torque control for this under-actuated system using decoupled dynamic equations. A series of computer simulations with a 7-DOF biped robot with curved soles shows that the proposed walking pattern and control method are effective and allow the biped robot to walk fast and stably, and move more like human beings. Also, it is shown that the curved sole shape has superior energy consumption compared to flat soles, and greater efficiency in ascending and descending the stairs.
In this study, a fast motion planning method for the swing motion of a 6x6 wheel-legged robot to traverse large obstacles and gaps is proposed. The motion planning method presented in the previous paper, which was based on trajectory optimization, took up to tens of seconds and was limited to two-dimensional, structured vertical obstacles and trenches. A deep neural network based on one-dimensional Convolutional Neural Network (CNN) is introduced to generate keyframes, which are then used to represent smooth reference commands for the six leg angles along the robot's path. The network is initially trained using the behavioral cloning method with a dataset gathered from previous simulation results of the trajectory optimization. Its performance is then improved through reinforcement learning, using a one-step REINFORCE algorithm. The trained model has increased the speed of motion planning by up to 820 times and improved the success rates of obstacle crossing under harsh conditions, such as low friction and high roughness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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