This paper presents a development of simulation environment for validation of autonomous driving (AD) algorithm based on Robot Operating System (ROS). ROS is one of the commonly-used frameworks utilized to control autonomous vehicles. For the evaluation of AD algorithm, a 3D autonomous driving simulator has been developed based on LGSVL. Two additional sensors are implemented in the simulation vehicle. First, Lidar sensor is mounted on the ego vehicle for real-time driving environment perception. Second, GPS sensor is equipped to estimate ego vehicle's position. With the vehicle sensor configuration in the simulation, the AD algorithm can predict the local environment and determine control commands with motion planning. The simulation environment has been evaluated with lane changing and keeping scenarios. The simulation results show that the proposed 3D simulator can successfully imitate the operation of a real-world vehicle.
A particular type of constant speed helical trajectory, with variable ascension rate, is proposed. Such trajectories are candidates of choice as motion primitives in automatic airplane trajectory planning; they can also be used by airplanes taking off or landing in limited space. The equations of motion for airplanes flying on such trajectories are exactly solvable. Their solution is presented, together with an analysis of the restrictions imposed on the geometrical parameters of the helical paths by the dynamical abilities of an airplane. The physical quantities taken into account are the airplane load factor, its lift coefficient, and the thrust its engines can produce. Formulas are provided for determining all the parameters of trajectories that would be flyable by a particular airplane, the final altitude reached, and the duration of the trajectory. It is shown how to construct speed interval tables, which would appreciably reduce the calculations to be done on board the airplane. Trajectories are characterized by their angle of inclination, their radius, and the rate of change of their inclination. Sample calculations are shown for the Cessna 182, a Silver Fox like unmanned aerial vehicle, and the F-16 Fighting Falcon.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.4
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pp.120-131
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2004
In this paper, we propose the method of a motion planning generation in which the movement of the 3-link leg subsystem is constrained to a slider-link and a singular posture can be easily avoided. The proposed method is the jumping control moving in vertical direction which mimics a cat's behavior. That is, it is jumping toward wall and kicking it to get a higher-place. Considering the movement from the point of constraint mechanical system, the robotic system which realizes the motion changes its configuration according to the position and it has several phases such as; ⅰ) an one-leg phase, ⅱ) in an air-phase. In other words, the system is under nonholonomic constraint due to the reservation of its momentum. Especially, in an air-phase, we will use a control method using state transformation and linearization in order to control the landing posture. Also, an iterative learning control algorithm is applied in order to improve the robustness of the control. The simulation results for jumping control will illustrate the effectiveness of the proposed control method.
Lim Seun ho;Cho Jung san;Yi Soo-Yeong;Ahn Hee-Wook;Sung Young Whee
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.9
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pp.825-832
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2004
A small biped robot system is designed and implemented. The robot system consists of a mechanical robot body, a control system, a sensor system, and a user interface system. The robot has 12 dofs for two legs, 6 dofs for two arms, 2 dofs for a neck, so it has total 20 dofs to have dexterous motion capability. The implemented robot has the capability of performing intelligent actions such as playing soccer, resisting external forces, and walking on a slope terrain. In this paper, we focus on the robot's capability of playing soccer. The robot uses a color CCD camera attached on its head as a sensor for playing soccer. To make the robot play soccer with only one camera, an algorithm, which consists of searching, localization, and motion planning, is proposed and experimented. The results show that the robot can play soccer successfully in the given environments.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.1
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pp.78-86
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1998
This paper presents a numerical method of the minimum-time trajectory planning for a robot manipulator amid obstacles. Each joint displacement is represented by the linear combination of the finite-term quintic B-splines which are the known functions of the path parameter. The time is represented by the linear function of the same path parameter. Since the geometric path is not fixed and the time is linear to the path parameter, the coefficients of the splines and the time-scale factor span a finite-dimensional vector space, a point in which uniquely represents the manipulator motion. The displacement, the velocity and the acceleration conditions at the starting and the goal positions are transformed into the linear equality constraints on the coefficients of the splines, which reduce the dimension of the vector space. The optimization is performed in the reduced vector space using nonlinear programming. The total moving time is the main performance index which should be minimized. The constraints on the actuator forces and that of the obstacle-avoidance, together with sufficiently large weighting coefficients, are included in the augmented performance index. In the numerical implementation, the minimum-time motion is obtained for a planar 3-1ink manipulator amid several rectangular obstacles without simplifying any dynamic or geometric models.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.8
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pp.703-710
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2004
This paper presents discontinuous zigzag gait analysis for a newly modeled quadruped walking robot with an articulated spine which connects the front and rear parts of the body. An articulated spine walking robot can move easily from side to side, which is an important feature to guarantee a larger gait stability margin than that of a conventional single rigid-body walking robot. First, we suggest a kinematic modeling of an articulated spine robot which has new parameters such as a waist-joint angle, a rotate angle of a front and rear body and describe characteristics of gait using an articulated spine. Next, we compared the difference of walking motion of newly modeled robot with that of a single rigid-body robot and analyzed the gait of an articulated spine robot using new parameters. On the basis of above result, we proposed a best walking motion with maximum stability margin. To show the effectiveness of proposed gait planning by simulation, firstly the fastest walking motion is identified based on the maximum stride, because the longer the stride, the faster the walking speed. Next, the gait stability margin variation of an articulated spine robot is compared according to the allowable waist-joint angle.
Speech evaluation and treatment planning for the patients with articulation disorders have traditionally been based on perceptual judgement by speech pathologists. Recently, various computerized speech analysis systems have been developed and commonly used in clinical settings to obtain the objective and quantitative data and specific treatment strategies. 10 dysarthric children (6 neurogenic and 4 functional dysarthria) participated in this experiment. Speech evaluation of dysarthria was performed in two ways; first, the acoustic analysis by Visi-Pitch and a Computerized Speech Lab and second, the perceptual scoring of phonetic errors rates in 100 word test. The results of the initial evaluation served as primary guidlines for the indivisualized treatment planning of each patient's speech problems. After mean treatment period of 5 months, the follow-up data of both dysarthric groups showed increased maximum phonation time, increased alternative motion rate and decreased occurrence of articulatory deviation. The changes of acoustic data and therapeutic effects were more prominent in children with dysarthria due to neurologic causes than with functional dysarthria. Three cases including their pre- and post treatment data were illustrated in detail.
Automatic trajectory re-planning is an integral part of unmanned aerial vehicle mission planning. In order to be able to perform this task, it is necessary to dispose of formulas or tables to assess the flyability of various typical flight segments. Notwithstanding their importance, there exist such data only for some particularly simple segments such as rectilinear and circular sub-trajectories. This article presents an analysis of a new, very efficient, way for an airplane to fly on an inclined circular trajectory. When it flies this way, the only thrust required is that which cancels the drag. It is shown that, then, much more inclined trajectories are possible than when they fly at constant speed. The corresponding equations of motion are solved exactly for the position, the speed, the load factor, the bank angle, the lift coefficient and the thrust and power required for the motion. The results obtained apply to both types of airplanes: those with internal combustion engines and propellers, and those with jet engines. Conditions on the trajectory parameters are derived, which guarantee its flyability according to the dynamical properties of a given airplane. An analytical procedure is described that ensures that all these conditions are satisfied, and which can serve for producing tables from which the trajectory flyability can be read. Sample calculations are shown for the Cessna 182, a Silver Fox like unmanned aerial vehicle, and an F-16 jet airplane.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.12
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pp.1145-1151
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2013
Kinematic modeling is a prerequisite for motion planning and the control of mobile robots. In this paper, we proposed a new method of kinematic modeling for a type of mobile robot based on differential motion transformation. The differential motion implies a small translation and rotation in three-dimensional space in a small time interval. Thus, transformation of the differential motion gives the velocity relationship, i.e., Jacobian between two coordinate frames. Since the theory of the differential motion transformation is well-developed, it is useful for the systematic velocity kinematic modeling of mobile robots. In order to show the validity for application of the differential motion transformation, we obtained velocity kinematic models for a type of exemplar mobile robot including spherical ballbots.
Kim, Dong-Hyung;Choi, Youn-Sung;Yan, Rui-Jun;Luo, Lu-Ping;Lee, Ji Yeong;Han, Chang-Soo
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.3
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pp.257-264
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2015
This paper proposes an adaptive RRT (Rapidly-exploring Random Tree) for path planning of high DOF multibody robotic system. For an efficient path planning in high-dimensional configuration space, the proposed algorithm adaptively selects the robot bodies depending on the complexity of path planning. Then, the RRT grows only using the DOFs corresponding with the selected bodies. Since the RRT is extended in the configuration space with adaptive dimensionality, the RRT can grow in the lower dimensional configuration space. Thus the adaptive RRT method executes a faster path planning and smaller DOF for a robot. We implement our algorithm for path planning of 19 DOF robot, AMIRO. The results from our simulations show that the adaptive RRT-based path planner is more efficient than the basic RRT-based path planner.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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