Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.3
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pp.317-328
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2000
This paper presents an effective approach to collision-free motion planning of a robot in the work-space including time-varying obstacles. The free arc is defined as a set composed of the configuration points of the robot satisfying collision-free motion constraint at each sampling time. We represent this free arc with respect to the new coordinate frame centered at the goal configuration and there for the collision-free path satisfying motion constraint is obtained by connecting the configuration points of the free arc at each sampling mined from the sequence of free arcs the optimality is determined by the performance index. Therefore the complicated collision-free motion planning problem of a robot is transformed to a simplified SUB_Optimal Collision Avoidance Problem(SOCAP). We analyze the completeness of the proposed approach and show that it is partly guaranteed using the backward motion. Computational complexity of our approach is analyzed theoretically and practical computation time is compared with that of the other method. Simulation results for two cally and practical computation time is compared with that of the other method. Simulation results for two SCARA robot manipulators are presented to verify the efficacy of the proposed method.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.1
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pp.33-40
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2000
In this paper, an integrated method for the path planning and motion control of wheeled mobile robots using a hybrid system model and control is presented. The hybrid model including the continuous dynamics and discrete dynamics with the continuous and discrete state vector is derived for a two wheel driven mobile robot. The architecture of the hybrid control system for real time path planning and following is designed which has the 3-layered hierarchical structure : the discrete event system using the digital automata as the higher process, the continuous state system for the wheel velocity controls as the lower process, and the interface system as the interaction process between the continuous system as the low level and the discrete event system as the high level. The reference motion commands for autonomous navigation are generated by the abstracted motion in the discrete event system. The motion control tasks including the feasible path planning and autonomous motion control with various initial conditions are investigated as the applications by the simulation studies.
This paper presents a motion planning algorithm for conveyor tracking. We formulate the problem as the linear quadratic tracking problem in optimal control theory and solve it through dynamic programming. In the proposed algorithm, the steady-state tracking error is eliminated completely, and the joint torque, velocity, acceleration, and jerks are considered as some constraints. Numerical examples are then presented to demonstrate the utility of the proposed motion planning algorithm.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.1
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pp.56-64
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2013
We propose an efficient minimum-time cornering motion planning algorithms for differential-driven wheeled mobile robots with motor control input constraint, under piecewise constant control input sections. First, we established mobile robot's kinematics and dynamics including motors, divided the cornering trajectory for collision-free into one translational section, followed by one rotational section with angular acceleration, and finally the other rotational section with angular deceleration. We constructed an efficient motion planning algorithm satisfying the bang-bang principle. Various simulations and experiments reveal the performance of the proposed algorithm.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.6
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pp.626-633
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2009
A motion planning algorithm is presented in this paper for a commercialized quadruped walking of robot pet. Stable walking is the basic requirement for a commercial-purpose legged robot. In order to secure the walking stability, modified body sway to the centroid of support polygon is addressed. By representation of walking motion with respect to the world coordinate system rather than body coordinate, it is possible to design the several gaits in unified fashion. The initial gait posture is introduced to maximize the stride and to achieve fast walking. The proposed walking motion planning is verified through computer simulation and experiments.
Robot usually requires spline motion to move through multiple knots. In this paper, catmull-rom spline method is applied to the trajectory planning of industrial robot in task space. Centripetal catmull-rom is selected to avoid self-intersection and slow motion which can be occurred in uniform and chordal spline. The method to set two control points are proposed to satisfy velocity conditions of initial and final knots. To optimize robot motion, time scaling method is presented to minimize margin between real robot value and maximum value in velocity and acceleration. The simulation results show that the proposed methods are applied to trajectory planning and robot can follow the planned trajectory while robot motion does not exceed maximum value of velocity and acceleration.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.10
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pp.972-976
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2015
The objective of this research is to verify the quantitative efficiency of a bimanual robotic task. Bimanual robots can realize dexterous and complicated motions using two cooperating arms. However, its motion planning and control method are not simple for implementing flexible tasks such as assembly. In this paper, the proposed motion planning method is used to find an optimal solution satisfying a designed cost function and constraints with regard to the kinematics and redundancy of the bimanual robot. The simulation results show that the lifetime of the manipulator can be changed by the proposed cost function consisting of angular velocity and angular acceleration of each joint in the same assembly task.
Automatic parking assist system is one of the key technologies of the future automobiles. Control problem of a car-like vehicle is not easy due to the nonholonomic constraints. In this paper, a practical solution for planning a car-parking path is proposed according to the proposed motion space (M-space) approach. The M-space is the extension of the conventional configuration space (C-space). A collision-free, nonholonomic feasible path can be directly computed by the M-space conversion and a back-propagation of reachable regions from the goal. The proposed planning scheme provide not a single solution, but also a candidate solution set, therefore, optimization of the parking path can be easily carried out with respect to performance criteria such as safety, maneuvering, and so on. Presented simulation results clearly show that the proposed scheme provides various practical solutions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.6
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pp.549-559
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2015
In this paper, an efficient dynamic reactive motion planning method for an autonomous vehicle in a dynamic environment is proposed. The purpose of the proposed method is to improve the robustness of autonomous robot motion planning capabilities within dynamic, uncertain environments by integrating a virtual plane-based reactive motion planning technique with a sensor fusion-based obstacle detection approach. The dynamic reactive motion planning method assumes a local observer in the virtual plane, which allows the effective transformation of complex dynamic planning problems into simple stationary ones proving the speed and orientation information between the robot and obstacles. In addition, the sensor fusion-based obstacle detection technique allows the pose estimation of moving obstacles using a Kinect sensor and sonar sensors, thus improving the accuracy and robustness of the reactive motion planning approach. The performance of the proposed method was demonstrated through not only simulation studies but also field experiments using multiple moving obstacles in hostile dynamic environments.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.1
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pp.53-60
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2010
We propose a motion planning method for autonomous mobile robots. In order to minimize traveling time, a smooth path and a time optimal velocity profile should be generated under kinematic and dynamic constraints. In this paper, we develop an effective and practical method to generate a good solution with lower computation time. The initial path is obtained from voronoi diagram by Dijkstra's algorithm. Then the path is improved by changing the graph and path simultaneously. We apply the dynamic programming algorithm into the stage of improvement. Simulation results are presented to verify the performance of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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