특이 섭동 기법 기반의 이륜 역진자 로봇 궤적 생성 기법

김문유; 정주노

doi:10.5302/J.ICROS.2022.22.0062

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김문유 (고려대학교) 정주노 (고려대학교)

저널정보: 제어로봇시스템학회 제어로봇시스템학회 논문지 제어로봇시스템학회 논문지 제28권 제5호

발행연도: 2022.5

수록면: 505 - 513 (9page)

DOI: 10.5302/J.ICROS.2022.22.0062

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We propose a method that computes an inverse solution of the wheeled inverted pendulum (TWIP) for trajectory tracking problem using singular perturbation principle. We observe that the TWIP shows a combined slow and fast behaviors during motion, where the slow motion is the gross motion of the TWIP while the fast motion is the pitch motion of the TWIP itself. The singular parameter, which separates slow and fast parts of dynamics, is defined by pendulum’s mass and length parameters. The proposed method considers dynamic and kinemaitc constraints, parameterized with the singular parameter defined, with appropriate boundary conditions to obtain a consistent solution that is mathematically expressed by infinite series. Details of the solution method is presented and validated via experimentation with linear and circle tracking tasks.

#Two wheeled inverted pendulum #Trajectory planning #Balancing #Singular perturbation #Dynamic inversion

참고문헌 (14)

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M. Shomin and R. Hollis, “Differentially flat trajectory generation for a dynamically stable mobile robot,” IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 4467-4472, May. 2013.

R. Nakamura and A. Amino, “Perfect tracking control using a phase plane for a wheeled inverted pendulum under hardware constraints,” Proc. of 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp. 4377-4382, May. 2017.

D. Liang, N. Sun, Y. Wu, and Y. Fang, “Differential flatness-based robust control of self-balanced robots,” IFACPapersOnLine, vol. 51, no. 31, pp. 949-954, Sep. 2018.

J. M. Joo, Y.-H. Park, and Y. H. Choi, “Inversion-based robust output tracking of differentially flat nonlinear systems,” Transactions on Control, Automation and Systems Engineering, vol. 3, no. 1, pp. 21-26, Mar. 2001.

H. Sira-Ramirez and S. K. Agrawal, Differentially flat systems, 1st Ed, Crc Press, Boca Raton, Oct. 2004.

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