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Design of Fuzzy Logic Control System for Segway Type Mobile Robots
곽상필,최병재 한국지능시스템학회 2015 INTERNATIONAL JOURNAL of FUZZY LOGIC and INTELLIGE Vol.15 No.2
Studies on the control of inverted pendulum type systems have been widely reported. This is becausethistypeofsystemisatypicalcomplexnonlinearsystemandmaybeagoodmodelto verify the performance of a proposed control system. In this paper, we propose the design of two fuzzy logic control systems for the control of a Segway mobile robot which is an inverted pendulum type system. We first introduce a dynamic model of the Segway mobile robot and then analyze the system. We then propose the design of the fuzzy logic control system, which shows good performance for the control of any nonlinear system. In this paper, we here design two fuzzy logic control systems for the position and balance control of the Segway mobile robot. We demonstrate their usefulness through simulation examples. We also note the possibility of simplifying the design process and reducing the computational complexity. This possibility is the result of the skew symmetric property of the fuzzy rule tables of the system.
곽상필,최병재,류석환 대구대학교 2005 대구대학교 학술논문집 Vol.1 No.1
자율 이동 로봇의 경로계획과 주행에 관한 연구가 널리 진행되고 있다. 자율 이동 로봇은 주어진 환경에서 효율적인 주행을 하기 위하여 환경 지도를 구성하고, 이를 기반으로 목표 지점에 대한 효율적인 광역 주행 경로를 계산하게 되고, 계산된 광역 경로를 주행하여 목표 지점에 이르게 된다. 본 논문에서는 퍼지 환경 지도를 제안하고, 퍼지 환경 지도로부터 최단시간 광역 경로 계산 알고리즘을 소개하며, 주행 제어를 위한 퍼지 논리 제어기를 제안한다. There are many researches about the path planning and navigation of autonomous mobile robots. In this paper we present a fuzzy logic based environment map and navigation system. Firstly we introduce grid based method and topological method for an environment map and propose a fuzzy environment map. And then we design a fuzzy logic system for navigation of the autonomous mobile robot.
곽상필(Sangfeel Kwack),최병재(Byung-Jae Choi),류석환(Seong-Hwan Yoo) 한국지능시스템학회 2005 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.15 No.2
지능형 로봇이 성장동력 산업으로 선정되면서 국내에서도 로봇 산업이 급속도로 성장하고 있다. 지능형 로봇과 관련해서는 특히 자율 이동 로봇, 그리고 그것의 경로계획과 주행에 관한 연구가 널리 진행되고 있다. 자율 이동 로봇은 주어진 환경에서 효율적인 주행을 하기 위하여 환경 지도를 구성하고, 이를 기반으로 목표 지점에 대한 효율적인 광역 주행 경로를 계산하게 되고, 계산된 광역 경로를 주행하여 목표 지점에 이르게 된다. 본 논문에서는 퍼지 환경 지도를 제안하고, 퍼지 환경 지도로부터 최단시간 광역 경로 계산 알고리즘을 소개하며, 주행 제어를 위한 퍼지 논리 제어기를 제안한다.
서비스 로봇을 위한 CAN 기반의 지능형 부품 통합 로봇 플랫폼 모델
곽상필(Sangfeel Kwak),최병재(Byung-Jae Choi) 한국지능시스템학회 2013 한국지능시스템학회논문지 Vol.23 No.4
로봇의 응용분야는 산업화의 주요 적용 분야였던 자동화 영역을 넘어서 가정, 의료 등 일반 서비스 분야로 그 영역을 빠르게 확대하고 있다. 이러한 배경에서 최근 로봇 플랫폼의 소프트웨어 표준화를 위한 여러 연구 활동이 진행되고 있다. 따라서 기존 자동차 산업과 자동차 부품 산업의 형태와 동일하게 앞으로의 로봇 산업 역시, 로봇 부품산업이 큰 부분으로 자리 매김할 것으로 예상된다. 이러한 부품에는 로봇의 외형을 이루는 기구적 부분과 로봇의 기능을 지능적으로 수행할 각종 센서와 엑추에이터로 구성되는 전자적인 부분으로 구분할 수 있다. 전자적 부품들은 중앙처리부와 유기적으로 연결되고, 중앙처리부는 로봇에 장착된 전자적 자원들을 파악하여 제어 방식을 구성하고 효율적으로 동작하도록 제어하여야 한다. 본 연구에서는 로봇의 각 구성 부품간의 통신을 CAN(Controller Area Network)을 통해 일원화하여 결선구조를 단순화하고, 중앙처리부의 인터페이스를 개방하는 방법을 적용한 새로운 플랫폼 모델 개발을 제시한다. The robot has been widely applied to all parts for the improvement of the life quality of human beings. It is expected that the parts industry for robots is rapidly growing to one of the majority of the future robot industry. The electronic components of robots are connected to the central processing unit and an organic part of a robot system. The central processing unit must be controlled to operate more efficiently by configuring some control systems of the robot. In this paper, we propose a new platform model that centralizes several parts of a robot through the CAN based communication system and simplifies their connection structure.
곽상필(Sangfeel Kwack),최병재(Byung-Jae Choi),류석환(Seog-Hwan Yoo) 한국지능시스템학회 2006 한국지능시스템학회논문지 Vol.16 No.1
지능형 로봇이 성장 동력 산업으로 선정되면서 국가적인 관심이 지능형 로봇산업에 모이고 있다. 지능형 로봇의 분야에서 있어 자율 이동 로봇에 관한 연구는 중요한 이슈가 되고 있다 주어진 환경에서 환경을 인식하고, 얻어진 정보에 따라 효율적인 주행을 하기위해 환경지도를 구성한다. 구성된 환경지도를 기반으로 목표지점을 향한 광역경로 계산을 수행하고, 얻어진 경로를 따라 이동함으로써 목표점에 이르게 된다. 본 논문에서는 퍼지 환경 지도를 제안하고, 퍼지 환경지도로부터 최단시간 광역 경로를 계산하는 알고리즘을 소개하며, 주행 제어를 위한 퍼지 제어기를 제안한다.
퍼지논리제어기 설계를 위한 새로운 비퍼지화 방법과 수치 예를 통한 성능 분석
곽상필(Sangfeel Kwak),최병재(Byung-Jae Choi) 한국지능시스템학회 2018 한국지능시스템학회논문지 Vol.28 No.4
최근 우주항공분야 등과 같이 제어대상 시스템은 점점 더 복잡하고, 요구되는 제어 성능의 우수성은 더욱 강화되고 있다. 이러한 요구조건에 부합하는 제어기로 퍼지논리 기반의 지능제어기가 널리 활용되고 있다. 퍼지논리 기반의 지능제어기를 퍼지논리제어시스템이라고 부르며, 퍼지논리제어시스템은 크게 3가지의 구성 요소로 이루어진다. 퍼지화기, 지식베이스와 추론엔진, 그리고 비퍼지화기이다. 여기서 비퍼지화기는 퍼지논리제어시스템에서 추론한 최종 제어 입력인 퍼지 신호를 제어대상 플랜트가 이해할 수 있는 보통 신호 형태의 제어 입력으로 변환하는 기능을 담당한다. 현재 비퍼지화를 위한 알고리즘으로 무게중심법과 간략화된 무게 중심법이 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 퍼지논리제어기를 위한 기존의 주요 비퍼지화 방법을 분석하고, 이를 기반으로 새로운 비퍼지화 방법을 제안한다. 그리고 수치 예제를 통하여 제시한 비퍼지화 방법의 유용성을 확인한다. Recently, control target systems such as an aerospace field are becoming more complicated, and the required control performance is further enhanced. Fuzzy logic based control systems are widely used as controllers that meet these requirements. The fuzzy logic based control system consists of three components: fuzzifier, knowledge base and inference engine, and defuzzifier. Here, the defuzzifier is responsible for converting a fuzzy value, which is the final controlled input inferred from the fuzzy logic control system, into a crisp controlled input which can be understood by the controlled plant. The center of gravity (COG) and the simplified COG methods are widely used as algorithms for the defuzzification scheme. In this paper, we analyze the existing defuzzification schemes for the fuzzy logic based control system and propose a new defuzzification method. And then we confirm the usefulness of the proposed method through a numerical example.