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두 바퀴로 구동하는 이동로봇 시스템의 균형 제어
Balancing Control of a Two Wheeled Mobile Robot System 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SC, 시스템 및 제어, v.48 no.6 = no.342, 2011년, pp.1 - 7  

이형직 (주식회사 만도) ,  정슬 (충남대학교 메카트로닉스공학과)

초록
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본 논문에서는 역진자 시스템과 이동로봇 시스템의 두 시스템으로 구성된 두 바퀴 구동 이동로봇의 구현 및 제어에 대해 논한다. 제어 목적은 균형을 유지하며 이동하는 것이다. 밸런싱 로봇은 한 점에서 회전이 가능하고 바닥으로 부터의 외란에 강건한 균형을 유지한다. 국부 및 전역 좌표계에서의 제어방식의 시뮬레이션을 수행하였다. 로봇이 대칭을 이루도록 만들어졌기 때문에 균형과 주행제어에 간단한 선형 제어기를 사용하였다. 기울어진 각도를 추출하기 위해 자이로와 기울기 센서를 융합하여 사용하였다. 주어진 원형 경로를 주행하는 실험을 수행하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents implementation and control of a two wheeled mobile robot system which consists of two systems, an inverted pendulum system and a mobile robot system. Control purpose is to regulate its balancing and navigation. The balancing robot has advantages of one point turning and robust ba...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 실험을 위해 그림 8에 보여진 두 바퀴로 구동하는 로봇을 제작하였다. 로봇이 가운데를 중심으로 균형을 이루도록 하여 비선형 요소를 줄이고자 하였다. 로봇의 바퀴 사이의 거리는 L=0.
  • 본 논문에서는 비선형이며 논 홀로노믹인 밸런싱 로봇을 처음 설계시부터 대칭되도록 설계 및 제작하여 간단한 선형제어기로 제어할 수 있음을 확인하였다. 자이로 센서와 틸트센서를 융합하여 구한 각도를 선형 제어기에 사용하였다.

가설 설정

  • 1. Concept of balancing robot.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
밸런싱 로봇이란 무엇인가? 최근에는 JOE 나 Segway라고 불리는 두 바퀴로 움직이는 이동로봇에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.[1~2] 두 바퀴로 구동하는 이동로봇 또는 간단히 밸런싱 로봇은 몸체의 움직임과 각도를 측정하여 균형을 유지하며 이동하는 로봇을 말한다. 따라서 밸런싱 로봇은 역진자 시스템과 이동로봇시스템이 합하여진 로봇구조를 가지고 있으며, 좁은 공간에서 360도 회전이 가능하고 바닥으로부터의 외란에 대해 균형을 유지하는 장점이 있다.
밸런싱 로봇이 균형 유지를 위해 각도 정보를 알아낼 때 사용하는 센서로 무엇이 있는가? 균형을 위해 각도정보를 알아내는 센서로는 틸트 센서와 자이로 센서 또는 가속도 센서가 있다. 각도를 정확하게 제공하는 자세 센서를 사용하면 되지만 값이 고가이다.
밸런싱 로봇은 어떤 장점을 가지고 있는가? [1~2] 두 바퀴로 구동하는 이동로봇 또는 간단히 밸런싱 로봇은 몸체의 움직임과 각도를 측정하여 균형을 유지하며 이동하는 로봇을 말한다. 따라서 밸런싱 로봇은 역진자 시스템과 이동로봇시스템이 합하여진 로봇구조를 가지고 있으며, 좁은 공간에서 360도 회전이 가능하고 바닥으로부터의 외란에 대해 균형을 유지하는 장점이 있다.
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참고문헌 (12)

  1. F. Grasser, A. D'Arrigo, S. Colmbi, and Alfred C. Rufer, "JOE: A Mobile, Inverted Pendulum", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 49, no. 1, pp.107-114, 2002. 

  2. "Segway" , http://www.segway.com 

  3. "PUMA", http://www.segway.com 

  4. K. Pathak, J. Franch, and S. K. Agrawal, "Velocity Control of a Wheeled Inverted Pendulum by Partial Feedback Linearization", IEEE Conference on Decision and Control, pp.3962-3967, 2004. 

  5. S. H. Jeong and T. Takahashi, "Wheeled Inverted Pendulum Type Assistant Robot : Inverted Mobile, and Sitting Motion", IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.1932-1937, 2007. 

  6. S. M. Boskovich, "A Two wheeled Robot Control system", IEEE WESCON 1995. 

  7. J. S. Noh, G. H. Lee, and S. Jung , "Position Control of a Mobile Inverted Pendulum System Using Radial Basis Function Network", International Journal of Control, Automation and Systems, vol.8, no.1, pp. 157-162, 2010. 

  8. R. Imaumra, T. Takei, and S. Yuta, "Sensor Drift Compensation and Control of a Wheeled Inverted Pendulum Mobile Robot", Advance Motion Control, IEEE International Workshop on Motion Control, pp.137-142, 2008. 

  9. A.-J. Baerveldt and R., Klang "A low-cost and low-weight attitude estimation system for an autonomous helicopter", IEEE international conference on intelligent engineering systems, pp. 391-395, 1997. 

  10. X. Y. Chen, "Modeling Random Gyro Drift by Time Series neural networks and by traditional method", IEEE Int. Conf. Neural Networks & Signal Processing, pp.810-813, 2003. 

  11. 이형직, "밸런싱 매커니즘을 이용한 일인용 운반차 의 제작 및 제어", 충남대학교 석사 논문, 2009. 

  12. Y. Kanayama, Y. Kimura, F. Miyazaki, and T. Noguchi, "A stable tracking control method for an autonomous mobile robot," IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 384-389, 1990. 

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