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외바퀴 구동 GYROBO의 제작 및 밸런싱 제어 구현
Implementation and Balancing Control of One-Wheel Robot, GYROBO 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.19 no.6, 2013년, pp.501 - 507  

김필교 ,  박준형 ,  하민수 (충남대학교 메카트로닉스공학과) ,  정슬 (충남대학교 메카트로닉스공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the development and balancing control of GYROBO, a one wheeled mobile robot system. GYROBO is a disc type one wheel mobile robot that has three actuators, a drive motor, a spin motor, and a tilt motor. The dynamics and kinematics of GYROBO are analyzed, and simulation studies con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 외바퀴 구동 이동로봇에 대한 연구는 구조적으로 제작이 쉽지 않고 제어가 어려워 많은 연구가 진행 되어 있지 않은 상태이다. 본 논문에서는 자이로 효과를 응용하여 외바퀴의 균형을 잡는 목적으로 시뮬레이션하였고, 실험을 수행하였다. 그 결과로 제자리에서 균형을 잘 잡을 수 있었다.

가설 설정

  • 플라이휠은 바퀴 중심에서 거리 l만큼 각도 Θ만큼 떨어져 있지만, 본 논문에서는 플라이휠이 바퀴의 중심에 위치한다고 가정하고, 동역학 식을 유도하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
로봇은 어디에 이용되고 있는가? 로봇은 이제 산업 현장에서 단순한 반복 작업에 이용되던 것을 넘어서 가정, 지형탐색, 행성 탐사, 인명구조 등에 폭 넓게 이용되고 있다. 로봇의 이동 방법으로 그동안 우리가 흔히 볼 수 있는 4바퀴 이동 로봇에서부터, 무한궤도를 이용한 로봇, 전방향 로봇, 휴머노이드 로봇 등이 많이 연구, 개발되고 있다.
로봇의 이동 방법은 무엇이 있는가? 로봇은 이제 산업 현장에서 단순한 반복 작업에 이용되던 것을 넘어서 가정, 지형탐색, 행성 탐사, 인명구조 등에 폭 넓게 이용되고 있다. 로봇의 이동 방법으로 그동안 우리가 흔히 볼 수 있는 4바퀴 이동 로봇에서부터, 무한궤도를 이용한 로봇, 전방향 로봇, 휴머노이드 로봇 등이 많이 연구, 개발되고 있다.
Segway의 장점은 무엇인가? Segway의 경우 역진자 기반의 두 바퀴 구동의 이동로봇 시스템으로 사람이 탈 수 있는 운반 수단으로 상용화된 대표적인 예이다. 제자리에서 360도 회전이 가능하여 좁은 공간에서 작동이 가능한 장점이 있다. 안정성을 보장하면 우수한 이동성의 운반 수송체가 된다[1].
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참고문헌 (14)

  1. 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, Feb. 2010. 

  2. C. Rui and N. H. McClamroch, "Stabilization and asymptotic path tracking of a rolling disk," IEEE Conf. on Decision & Control, pp. 4294-4299, 1995. 

  3. Y. S. Xu, K. W. Au, G. C. Nandy, and H. Ben Brown, "Analysis of actuation and dynamic balancing for a single wheel robot," Proc. IEEE Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, pp. 1789-1794, 1998. 

  4. Y. S. Xu, K. W. Au, and H. Ben Brown, "Dynamic mobility with single-wheel configuration," The international Journal of Robotics Research, pp. 728-738, 1999. 

  5. S. J. Tsai, E. D. Ferreira, and C. J. Raredis, "Control of the gyrover: a single-wheel gyroscopically stabilized robot," IEEE IROS, pp. 179-184, 1999. 

  6. Y. S. Xu and K. W. Au, "Stabilization and path following of a single wheel robot," IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, vol. 9, no. 2, pp. 407-419, 2004. 

  7. Y. S. Xu and Y. S. Oh, "Control of single wheel robots," Springer, 2005. 

  8. W. Nukulwuthiopas, S. Laowattana, and T. Maneewarn, "Dynamic modeling of a one-wheel robot by using Kane's method," IEEE ICIT, pp. 524-529, 2002. 

  9. A. Alasty and H. Pendar, "Euqstions of motion of a single- wheel robot in a rough terrain," IEEE Conf. on Robotics and Automations, pp. 879-884, 2005. 

  10. Z. Zhu, A. A. Mamun, P. Vadakkepat, and T. H. Lee, "Line tracking of the GYROBOT-A Gyroscopically stabilized single-wheeled robot," IEEE Conf. on Robotics and Biomimetics, pp. 293-298, 2006. 

  11. Z. Zhu, M. P. Naing, and A. Al-Mamun, "Integrated ADAMS+MATLAB environment for design of an autonomous single wheel robot," IEEE IECON, pp. 2253-2258, 2009. 

  12. T. B. Lauwers, G. A. Kantor, and R. L. Hollis, "A dynamically stable single-wheeled mobile robot with inverse mouse-ball drive," IEEE Conf. on Robotics and Automations, pp. 2884-2889, 2006. 

  13. U. Nagarajan, A. Mampetta, G. A. Kantor, and R. L. Hollis, "State transition, balancing, station keeping, and yaw control for a dynamically stable single spherical wheel mobile robot," IEEE Conf. on Robotics and Automations, pp. 998-1003, 2009. 

  14. P.-K. Kim, Y. Kim, and S. Jung, "Implementation of single-wheeled robots: GYROBO," Journal of Institute of Electronics Engineers of Korea, vol. 44, no. 4, pp. 35-41, 2007. 

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