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자전거로봇의 균형제어 및 주행
Balancing and Driving Control of a Bicycle Robot 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.18 no.6, 2012년, pp.532 - 539  

이석인 (부산대학교 전자전기공학부) ,  이인욱 (부산대학교 전자전기공학부) ,  김민성 (부산대학교 전자전기공학부) ,  하혁 (부산대학교 전자전기공학부) ,  이장명 (부산대학교 전자전기공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a balancing and driving control system for a bicycle robot. A reaction wheel pendulum control method is adopted to maintain the balance while the bicycle robot is driving. For the driving control, PID control algorithm with a variable gain adjustment has been developed in this pa...

주제어

#bicycle robot   #balancing control   #reaction wheel pendulum   #PID control  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무인 주행로봇은 어디에 활용되고 있나? 최근 로봇 기술의 발전에 따라 모바일 로봇에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 그 중 무인 주행로봇은 자율기법을 통해 사람이 접근할 수 없는 특수 환경으로의 이동, 감시 및 정찰 등에 다방면으로 활용 되고 있다. 이러한 무인 주행 시스템의 대부분은 4륜 및 6륜을 기반으로 개발되었다.
Roll 제어를 위한 방법은 어떠한 것들이 있나? 최근 이러한 자전거로봇의 안정된 자세와 주행을 개선하기 위하여 많은 제어방법들이 제시되었다[1-12]. Front Wheel의 각도를 이용하여 제어하는 방법[1-6], 무게중심을 이동시켜 제어하는 방법 [10], Gyroscope를 사용한 방법[11,12], Reaction Wheel Pendulum을 이용한 방법[7] 등이 있다. 하지만 이러한 제어방법에는 복잡한 모델링과 수식을 필요로 한다.
무인 주행 시스템은 대부분 무엇을 기반으로 개발되었는가? 그 중 무인 주행로봇은 자율기법을 통해 사람이 접근할 수 없는 특수 환경으로의 이동, 감시 및 정찰 등에 다방면으로 활용 되고 있다. 이러한 무인 주행 시스템의 대부분은 4륜 및 6륜을 기반으로 개발되었다. 이러한 로봇은 운영부분에 있어 에너지의 효율적 사용과 특수한 환경 요소인 좁은 공간에서의 이동 및 회전 등의 필요성을 만족하지 못하는 경우가 있다.
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참고문헌 (20)

  1. Y. Tanaka and T. Murakami, "Self sustaining bicycle robot with steering controller," The 8th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, AMC'04, pp. 193-197, Mar. 2004. 

  2. T. Takei, M. Tsuruta, J. Okumura, T. Nakabayashi, and T. Tsubouchi, "Stabilized motion of a small sized bike robot only by steering control," The 11th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, pp. 466-471, Mar. 2010. 

  3. Y. Huang, Q. Liao, S. Wei, and L. Guo, "Dynamic modeling of a bicycle robot with front-wheel drive based on kane's method," Proc. of the 2010 IEEE International Conference on Information and Automation, pp. 758-764, June 2010. 

  4. Z. Yizhai, L. Jingliang, Y. Jingang, and S. Dezhen, "Balance control and analysis of stationary riderless motorcycles," 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 3018-3023, May 2011. 

  5. S. C. Peters, E. Frazzoli, and K. Iagnemma, "Differential flatness of a front-steered vehicle with tire force control," International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 298-304, Sep. 2011. 

  6. J.-H. Yang, S.-Y. Lee, S.-Y. Kim, Y.-S. Lee, and O.-K. Kwon, "Linear controller design for circular motion of unmanned bicycle," 2011 11th International Conference on Control, Automation and Systems, pp. 893-897, Oct. 2011. 

  7. Murata Boy Robot, (www.murataboy.com) 

  8. M. Kawaguchi and M. Yamakita, "Stabilizing of bike robot with variable configured balancer," SICE Annual Conference 2011, pp. 13-18, Sep. 2011. 

  9. L. Keo, K. Yoshino, M. Kawaguchi, and M. Yamakita, "Experimental results for stabilizing of a bicycle with a flywheel balancer," 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 6150-6155, May 2011. 

  10. S. Lee and W. Ham, "Self-stabilizing strategy in tracking control of unmanned electric bicycle with mass balance," IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 2200-2205, 2002. 

  11. T. T. Bui, M. Parnichkun, and C. H. Le, "Structure-specified $H{\infty}$ loop shaping control for balancing of bicycle robots: a particle swarm optimization approach," Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, vol. 224, no. 7, pp. 857-867, Nov. 2010. 

  12. P. Y. Lam, "Gyroscopic stabilization of a kid-size bicycle," 2011 IEEE 5th International Conference on Cybernetics and Intelligent Systems, pp. 247-252, Sep. 2010. 

  13. D. Block, K. Astrom, and M. Spong, "The reaction wheel pendulum," Synthesis Lectures on Control and Mechatronics, Morgan & Claypool Publishers, Princeton, NJ, 2007. 

  14. K. N. Srinias and L. Behera, "Swing-up strategies for a reaction wheel pendulum," Int. J. Syst. Sci., vol. 39, no. 12. pp. 1165-1177, 2008. 

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  15. Norman S. Nise, Control Systems Engineering, 5th Ed., Wiley, 2008. 

  16. N.-S. Cho, J.-Y. Ryu, C.-W. Park, and W.-H. Kwon, "Design of robust stability maximizing PI controller in motor parameter variation," Journal of the Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 15, no. 6, pp. 590-597, June 2009. 

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  17. J.-O. Lee, S.-I. Han, I.-W. Han, S.-I. Lee, and J.-M. Lee, "Attitude and direction control of the unicycle robot using fuzzysliding mode control," Journal of the Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 18, no. 3, pp. 275-284, Mar. 2012. 

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  18. S. W. Smith, "The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing," (www.dspguide.com) 

  19. H. G. Min, J. H. Kim, J. H. Yoon, E. T. Jeung, and S.-H. Kwon, "A control of balancing robot," Journal of the Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 16, no. 12, pp. 1201-1207, Dec. 2010. 

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  20. J.-H. Yang, S.-Y. Lee, S.-Y. Kim, Y. S. Lee, and O.-K. Kwon, "Optimal posture control for unmanned bicycle," Journal of the Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 17, no. 10, pp. 1006-1013, Oct. 2011. 

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