Name: עיצוב מודולרי וייצור של רובוט חכם המבוסס על אסטרטגיה בקרת לולאה סגורה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 53 s
Description: למדו עיצוב מודולרי וייצור של רובוט חכם עם אלגוריתם חיפוש אינטליגנטי וזיהוי אוטונומי. השיטה משלבת מודולים מכניים, מערכת בקרת לולאה סגורה בארבעה רבעים ומיזוג חיישנים רב-מערכתי לביצועים דינמיים וצריכת אנרגיה נמוכה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים רוצה לבטא את מר Yaojie הוא תודתם על עזרתו ביצוע הניסויים דיווח בעיתון הזה. עבודה זו נתמך בחלקה על ידי נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (מספר 61673117).

1-בניית המכונה <ol><li>להרכיב המארז כמופיע, אבטחת רכיבים מכניים באמצעות מהדקים המתאים. ( איור 1) 
	הערה: המארז, המהווה את בסיס, מנוע, גלגלים, וכו ', הוא המרכיב העיקרי של הרובוט אחראי בתנועה. לפיכך, במהלך ההרכבה, שמור את הכן ישר.</li>
	<li>בדיל החוט המוביל, בשתי האלקטרודות חיוביים ושליליים. הלחמה חוט שני מוביל אל שני הקצוות של המנוע, חיבור קצה החוט האדום את האלקטרודה החיובית שחור להוביל האלקטרודה השלילית.</li>
	<li>להרכיב את שרוול הפיר, את המנועים ואת הגלגלים.
	<ol><li>להתחבר המנוע שרוול הפיר ואבטח אותו בעזרת בורג.</li>
		<li>להוסיף את שרוול הפיר לתוך המרכז של ה-hub הגלגל.</li>
		<li>להתקין את המבנה הושלמה על המארז.</li>
	</ol></li> <li>לקדוח 2 חורים, 3 מ מ קוטר, במרכז של המארז, כדי לאפשר את התקנת המנוע נהיגה מודול. להתחבר המנוע המנוע נהיגה מודול.</li>
	<li>תרגיל אחד חור 1 ס מ משולי שני ימינה ושמאלה המארז עבור ההתקנה של הסוגריים החיישנים אינפרא-אדום בתחתית.</li>
	<li>להתקין שני מחברים במרכז משני צדי המארז. 
	הערה: כדי להבטיח פעולה רגילה של החיישן אינפרא-אדום, ודא כי החלק המקשר הוא בניצב המארז.</li>
	<li>לקדוח חור, 18 מ מ קוטר, דרך כל של שני הרכיבים המבניים עבור ההתקנה של חיישנים. ( איור 2 א)</li>
	<li>להתקין את הכונן מנוע בצד התחתון של המארז. ( איור 2B) התקנת חיישן אינפרה אדום אחד הצבעה בכל ארבעת הכיוונים, בהתאמה, של המארז. ( איור 2C)</li>
	<li>להתקין את ההילוכים סימטריה. בגלל מומנט גדול שנוצר על ידי פעולת ההילוכים, להבטיח כי המנעולים מותקנים באופן המספק ג'וינט חסין ומוצק.</li>
	<li>להתקין ארבעה חיישני אינפרא-אדום על המרכז של מכונת.</li>
	<li>המקום 14.8 V ספק במרכז המכונה כוח, ולהצמיד מיקרו יחידה (MCU) כדי מארז הסוללה.</li>
	<li>מוספית ארבעה חיישני טווח בחלק העליון של המכונה. להתאים את הזווית בין כל חיישן הקרקע עד 60 ° צלזיוס, כדי להבטיח דיוק הזיהוי ביחס לשולחן העבודה.</li>
	<li>להתקין את חיישן הטיה כפול-ציר, אשר משמש כדי לזהות את המקרים כאשר המכונה לא יצליח להשיג את המטרה שלו באזור העבודה.</li>
	<li>השתמש במברג כדי לצרף את זרוע רובוטית הקדמי של המכונה. ( איור 3)</li>
</ol> 2. איתור באגים את המנוע היגוי ואת הנהג מודול <ol><li>פעמיים כדי לפתוח את התוכנה לאיתור באגים (למשל, רובוט Servo. Terminal2010). לחבר מחשב לוח debug עם אפיק טורי אוניברסלי (USB) המרת בכבלים. ( איור 4)</li>
	<li>קבע מנגנון ההיגוי ' s קצב השידור 9600 סיביות בשנייה, המגבלה קצב ראד 521/min, המגבלה זוויתי מגבלה 300° ומתח 9.6 V בממשק העבודה של.</li>
	<li>להגדיר את מצב העבודה של הרובוט ההילוכים כדי " מצב מנגנון ההיגוי. "</li>
	<li>להחיל תקשורת דו-סטרית למחצה אסינכרונית כחיבור בין בקר מנועים ההיגוי. בדרך זו, הבקר יכול לשלוט יותר מ- 255 מנועי ההיגוי מתוך ממשק יחיד מקלט/משדר אסינכרוני אוניברסלי (UART). ( איור 5) 
	שים לב: ייתכן, לכל היותר, 6 היגוי מנועי מחוברת לחוט יחיד. מנועי ההיגוי מדי תוביל להתחממות יתר גדולה מתח ושחרר, וכתוצאה מכך התנהגות יוצאי דופן כגון איפוס ולא תקינה-תקשורת נתונים, וכו ' ( איור 6)</li> <li>להחיל אסינכרוני חצי דופלקס תקשורת כמו הקשר בין הבקר המנוע נהיגה מודול. ( איור 7)</li>
	<li>להגדיר מספר מזהה של המודולים נהיגה שני ואת המנגנונים ההיגוי ארבע. ID3, ID4 יישארו ריקות למטרות עדכון בעתיד. ( איור 8) 
	הערה: ID1: שמאלה נהיגה מודול; ID2: נהיגה rightward מודול; ID5: שמאל מול מנוע ההיגוי; ID6: נכון מול מנוע ההיגוי; ID7: השמאלי-אחורי מנוע ההיגוי; ID8: מימין-אחורי מנוע ההגה.</li>
	<li>מפל המנועים היגוי אחת ולהתחבר המפל הבקר.</li>
	<li>להתחבר החיישנים שלהם הממשקים בקר בהתאמה. יצוין כי החיישן של מי מחבר נושא סימן משולש הוא הקרקע (GND). 
	הערה: AD1: קבלה נ"צ פוטואלקטריים על התחתון; AD2: נכון נ"צ פוטואלקטריים על התחתון; AD3: אחורי פוטואלקטריים חיישן אינפרא-אדום על התחתון; AD4: חיישן אינפרה אדום שמאל על התחתון; AD5: מרחק אינפרא-אדום קבלה מדידה חיישן; AD6: נכון אינפרא-אדום מרחק מדידה חיישן; AD7: אחורי אינפרא אדום למדידת חיישן; AD8: מרחק אינפרא-אדום שמאל מדידה חיישן; AD9: שמאל מול אנטי-סתיו חיישן אינפרה אדום פוטואלקטריים; AD10: נכון מול אנטי-סתיו חיישן אינפרה אדום פוטואלקטריים; AD11: מימין-אחורי אנטי-סתיו חיישן אינפרה אדום פוטואלקטריים; AD12: השמאלי-אחורי סתיו אנטי פוטואלקטריים חיישן אינפרא-אדום.</li>
</ol> 3. איתור באגים החיישנים <ol><li>סובב ויסות כפתור על הזנב של החיישן אינפרא-אדום להתאמת הטווח זיהוי של החיישן. כאשר הרובוט ממוקם במרכז השולחן עבודה, רמת לוגיקה של חיישנים אינפרא-אדום 4 העליון הוא 1. המכונה נע לקצה השולחן עבודה, רמת לוגיקה של חיישן אינפרה אדום בצד המתאים יהיה 0. ( איור 9 א) 
	הערה: הרובוט יכול לקבוע את מיקומו בטבלה עבודה על-ידי ניתוח הרמה לוגיקה של חיישנים אינפרא-אדום. לדוגמה, אם רמות הלוגיקה של החיישן הקדמי ושמאלה 0, הרובוט חייב להיות באזור השמאלי-העליון של השולחן עבודה.</li>
	<li>השווה את הערכים מדוד את חיישן המרחק לערכיהם בסיסית לצורך כיול. ( איור 9B) 
	הערה: חיישן המרחק הוא חיישן אנלוגי. כמו המרחק משתנה, החיישן ' משוב חוזק האות s, המתאים נמדד הערכים ישתנו גם. הערכים נמדד ינתנו למחשב המארח דרך חיישנים דיגיטליים כך שהרובוט יכול לזהות שינויים בסביבתו.</li>
	<li>באגים את חיישן זווית הטיה.
	<ol><li>למקם את חיישן זווית הטייה אופקית ולהקליט את ערכיה נמדד.</li>
		<li>שיפוע החיישן לעבר משני כיוונים שונים ולהקליט את ערכיה נמדד. אם הערכים שנמדד בטווח השגיאה, החיישן יכולות להיחשב כבלתי בפעילות רגילה.</li>
	</ol></li></ol> 4. לשלוט ערכת <ol><li>לבנות מודל סימולציה של מנוע DC, בהתבסס על DC המתח motor איזון המשוואה, השטף הצמדה משוואת מומנט איזון המשוואה.
	<ol><li>צור מתח איזון המשוואה שניתנו על ידי <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq1.jpg"> כאשר u d הוא מתח ישיר הציר, u q הוא מתח ציר quadrature. R d ו- R q מציינות ציר ישיר התנגדות והתנגדות ציר quadrature בהתאמה. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq2.jpg">, <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq3.jpg">, <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq4.jpg">, <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq5.jpg"> , מייצגים את ציר ישיר הנוכחי, לכוון הציר הנוכחי, ישיר ציר השטף, שטף ציר quadrature.</li>
		<li>צור שטף שניתנו על ידי משוואת הצמדה &lt; imglt = "משוואת-6" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq6.jpg" / &gt; איפה <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq7.jpg"> ו <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq8.jpg"> מציינות את המקדם של ישיר self-inductance ציר, ציר quadrature self-inductance בהתאמה. <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq9.jpg"> ו- <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq10.jpg"> הם מקדם של השראות הדדית. <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq11.jpg">, <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq12.jpg"> מייצגים מומנט כוח מומנט ו'טען אלקטרומגנטית-</li>
		<li>צור מומנט איזון המשוואה המחושב על-ידי <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq13.jpg">.</li>
		דגם <li>לבנות סימולציה של מנוע DC. ( איור 10)</li>
	</ol></li> <li>להחיל לולאה סגורה כפול, השליטה מנוע DC. לנצל את הפלט של וסת מהירות כקלט של הרגולטורים הנוכחי כדי לווסת את המנוע ' s מומנט ומעודכנים. 
	הערה: תרשים של מבנה מערכת הרגולציה הנוכחית. ( איור 11) 
	פונקציית ההעברה של PI הרגולטורים הנוכחי מוצג <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq14.jpg">, איפה <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq15.jpg"> הוא המקדם פרופורציונלי של המתקן הנוכחי, <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq16.jpg"> הוא קבוע זמן ההובלה של הרגולטורים הנוכחי. ניתן להשיג על ידי המקדם בקנה מידה <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq17.jpg">, ואת המקדם נפרד <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq18.jpg">.
	<ol><li>החל בקרת לולאה סגורה כפול של מנוע DC. ( איור 12)</li>
	</ol></li> <li>להחיל בקרת תנועה ארבע-רבעים של מנוע DC. ( איור 13)
	מעגל <ol><li>לנצל H-bridge נהיגה להשיג ארבע-רביע תנועה של מנוע DC להתכוונן ב- off של מתכת-מוליך-למחצה שדה-אפקט טרנזיסטור (MOSFET). ( איור 14) 
		הערה: כאשר Q1 ו- Q4 מופעלים המנוע נמצא במצב חשמלי קדמי, את המשולש הראשון פועלת המדינה. כאשר Q3 ו- Q4 מופעלים, המנוע הוא באנרגיה בלימה את המשולש השני פועל המדינה והמדינה. כאשר Q2, Q3 מופעלים, המנוע הוא המדינה חשמלי הפוך, המדינה תנועה ברבע השלישי. כאשר Q1 ו- Q2, מופעלים, המנוע הוא באנרגיה הפוכה בלימה המדינה והמדינה תנועה ברבע הרביעי.</li>
	</ol></li> <li>להחיל אפנון רוחב פולס (PWM) להסדיר את המהירות של מנוע DC. לווסת את DC מתח דופק רוחב (מחזור) שהוחל armature מנוע על-ידי שליטה ב- off של מתג חשמלי כאשר המתח של כוח מנוע DC אספקת נשאר ללא שינוי במהותו, ובכך להתכוונן הערך הממוצע, את הקלט מהירות סיבוב ארמטורה מתח של המנוע.</li>
</ol> 5. לכתוב את התוכנית <ol><li>להשתמש בשורת ההורדה USB כדי לייבא קובץ בינארי (BIN) שנוצר על ידי KEIL5 לתוך הבקר.</li>
	<li>בחר את התוכנית להורג.</li>
</ol> 6. יישום תרחיש <ol><li>החל זיהוי צבע לסווג את המטען בבית חרושת. ( איור 15)
	<ol><li>להשתמש מצלמה אופטי כדי לאסוף תמונות ולוודא את הצבע סרוקים באמצעות המספר של מערך דו מימדי דילגתי.</li>
		<li>להרים את האובייקט עם זרועות מכניות.</li>
		<li>בפקודה כדי להעביר את האובייקט אל המיקום המיועד שימוש במצלמה ונהיגה מנוע של הרובוט.</li>
	</ol></li> <li>החיפוש במהירות כדי לנקות את האזורים המיועדים לכך. ( באיור 16)
	<ol><li>להשתמש החיישן האופטי ארבע הרובוט כדי לזהות את המיקומים של סביב מכשולים.</li>
		<li>הפקודה מנגנון ההיגוי להרים את האת מכני ולנקות את המכשולים באזורים המיועדים לכך.</li>
		<li>השתמש אלגוריתם גנטי כדי לקבוע את שביל החיפוש היעיל ביותר</li>
	</ol></li> <li>להשתמש זיהוי העצמי כדי למנוע נפילה של עבודה, שעליו מונחים נפרדות עובדים מאזור העבודה מכונת ולהבטיח בטיחות העובדים.
	<ol><li>לשנות אותות בהתבסס על ההבדל בגובה של בין ארבע העליון אופטי החיישנים, אשר מזהה את עבודה, שעליו מונחים ובאדמה.</li>
		<li>לנתח את הסימנים המשתנים כדי לקבוע את המיקום של קצות עבודה, שעליו מונחים.</li>
		<li>פיקוד המכונה כדי למנוע את הקצוות של עבודה, שעליו מונחים.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Charalampous, K., Kostavelis, I., Gasteratos, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957417416305103">Robot navigation in large-scale social maps: An action recognition approach.</a> Expert Syst Appl. 66 (1), 261-273 (2016).</li>
<li>Huang, Y., &Wang, Q. N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925231215008759">Disturbance rejection of Central Pattern Generator based torque-stiffness-controlled dynamic walking.</a> Neurocomputing. 170 (1), 141-151 (2015).</li>
<li>Tepljakov, A., Petlenkov, E., Gonzalez, E., Belikov, J. <a target="_blank" href="http://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0218126617501651">Digital Realization of Retuning Fractional-Order Controllers for an Existing Closed-Loop Control System.</a> J Circuit Syst Comp. 26 (10), 32-38 (2017).</li>
<li>Siluvaimuthu, C., Chenniyappan, V. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15325008.2014.949911?journalCode=uemp20">A Low-cost Reconfigurable Field-programmable Gate Array Based Three-phase Shunt Active Power Filter for Current Harmonic Elimination and Power Factor Constraints.</a> Electr Pow Compo Sys. 42 (16), 1811-1825 (2014).</li>
<li>Brogardh, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367578807000077">Present and future robot control development - An industrial perspective.</a> Annu Rev Control. 31 (1), 69-79 (2007).</li>
<li>Wang, E., Huang, S. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/6896170/">A Novel DoubleClosed Loops Control of the Three-phase Voltage-sourced PWM Rectifier.</a> Proceedings of the CSEE. 32 (15), 24-30 (2012).</li>
<li>Li, D. H., Chen, Z. X., Zhai, S. Double Closed-Loop Controller Design of Brushless DC Torque Motor Based on RBF Neural Network. Proc. 2nd International Conference on Frontiers of Manufacturing Science and Measuring Technology. (ICFMM 2012), , 1351-1356 (2012).</li>
<li>Tian, H. X., Jiang, P. L., Sun, M. S. Double-Loop DCSpeed Regulation System Design Basd On OCC). Proc. 4th International Conference on Advances in Materials and Manufacturing (ICAMMP 2013), , 889-890 (2014).</li>
<li>Xu, G. Y., Zhang, M. Double Closed-Loop Feedback Controller Design for Micro Indoor Smart Autonomous Robot). Proc. International Conference on Material Science and Engineering Technology. (ICMSET 2011), , 474-479 (2011).</li>
<li>Chen, Y. N., Xie, B., Mao, E. R. Electric Tractor Motor Drive Control Based on FPGA. Proc. 5th IFAC Conference on Sensing, Control and Automation Technologies for Agriculture (AGRICONTROL), , 271-276 (2016).</li>
<li>Zhang, J., Zhou, Y. J., Zhao, J. Study on Four-quadrant Operation of Brushless DC Motor Control Method. Proc. International Conference on Mechatronics, Robotics and Automation. (ICMRA 2013). , 1363-1368 (2013).</li>
<li>Joice, C. S., Paranjothi, S. R., Kumar, V. J. S. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/6319386/">Digital Control Strategy for Four Quadrant Operation of Three Phase BLDC Motor With Load Variations.</a> Ieee T Ind Inform. 9 (2), 974-982 (2013).</li>
<li>Drumheller, Z., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gwmr.12198/abstract">Optimal Decision Making Algorithm for Managed Aquifer Recharge and Recovery Operation Using Near Real-Time Data: Benchtop Scale Laboratory Demonstration.</a> Ground Water Monit R. 37 (1), 27-41 (2017).</li>
<li>Wang, X. S., GAO, Y., Cheng, Y. H., Ma, X. P. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/290318006_Knowledge-guided_genetic_algorithm_for_path_planning_of_robot">Knowledge-guided genetic algorithm for path planning of robot.</a> Control Decis. 24 (7), 1043-1049 (2009).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

בנייר זה, תיכננו סוג של רובוט אינטליגנטי יכול להיות בנוי באופן עצמאי. אנחנו ליישם אלגוריתם חיפוש אינטליגנטי המוצע והכרה אוטונומית על ידי שילוב של מספר תוכנות עם חומרה. בפרוטוקול, הצגנו גישות בסיסיות לקביעת התצורה של החומרה, באגים הרובוט אינטליגנטי, אשר עשוי לסייע למשתמשים לעצב מבנה מכני מתאים של הרובוט שלהם. עם זאת, במהלך המבצע בפועל, יש צורך לשים לב ליציבות המבנה, מגוון הניתוחים, דרגת חופש, ניצול שטח, כדי להבטיח כי הפרמטרים האלה עומדים בדרישות. מבנה מכני סביר מבטיחה דיוק גבוהה, גמישות גבוהה ועמידות גבוהה של הרובוט. כדי ...

. רובוטים הם מכונות מורכבות, אינטליגנטי, המשלבים ידע של מספר דיסציפלינות, כולל מכניקה, אלקטרוניקה, בקרה, מחשבים, חיישנים, בינה מלאכותית 1,2. יותר ויותר, רובוטים הם סיוע או אפילו החלפת בני אדם במקום העבודה, במיוחד בייצור התעשייתי, בשל היתרונות רובוטים בעלי בביצוע משימות חוזרות או מסוכן. העיצוב של פרוטוקול רובוט אינטליגנטי במחקר הנוכחי מבוסס על אסטרטגיה בקרת לולאה סגורה, במיוחד נתיב תכנון מבוסס על אלגוריתם גנטי. יתר על כן, מודולים פונקציונליים כבר בקפדנות חצויה3,4, אשר עשוי לספק בסיס מוצק לעבודה אופטימיזציה בעתיד, כך הרובוטים יש יכולת חזקה עבור שדרוגים.
מימוש פלטפורמה רובוטית מודולרי מתבסס בעיקר על השיטות הבאות: שילוב רב ממדית אסטרטגית הבקרה השליטה המוטורית מודול5,6, וחקירה חכם מבוסס על אלגוריתם גנטי במודול אלגוריתם אופטימיזציה.
אנו משתמשים כפול בקרת לולאה סגורה של מנוע DC, פעולת מנוע ארבע-רביע במודול השליטה המוטורית. בקרת מהירות כפולה לולאה סגורה פירושה כי הפלט של וסת מהירות משמש הקלט של הרגולטורים הנוכחי, ומאפשרת לשלוט זרם מומנט המנוע. היתרון של שיטה זו הוא כי מומנט המנוע ניתן לשלוט בזמן אמת בהתבסס על ההבדל בין מהירות נתונה המהירות בפועל. כאשר ההבדל בין נתון בפועל המהירויות הוא יחסית גדול, מגביר מומנט המנוע ומהירות המהירות משתנה מהר יותר לנהוג את מהירות המנוע כלפי הערך נתון מהר ככל האפשר, מה שהופך עבור מהירה בתקנה7, 8 , 9. לעומת זאת, כאשר המהירות יחסית קרוב לערך נתון, זה יכול לצמצם אוטומטית את מומנט המנוע כדי להימנע מהירות מופרזת, המאפשר את המהירות להשיג את הערך הנתון יחסית מהר עם שגיאה6, 10. מאז הפעם שוות ערך קבוע של הלולאה הנוכחי חשמלי הוא קטן יחסית, מנוע ארבע-רביע11,12 יכול להגיב מהר יותר כדי לדכא את ההשפעה של הפרעות כאשר המערכת כפופים הפרעה חיצונית. זה מאפשר לו לשפר את יציבות נגד שיבוש היכולת של המערכת.
אנו בוחרים את אלגוריתם גנטי אופטימיזציה חכמה עם היעילות הגבוהה ביותר בהתבסס על התוצאות של סימולציה להפעיל ב- MATLAB. אלגוריתם גנטי הוא אלגוריתם חיפוש מקביל סטוכסטי מבוסס על התיאוריה של הברירה הטבעית בגנטיקה. היא מהווה שיטה יעילה למציאת הפתרון המיטבי גלובלית, בהעדר כל מידע ראשוני. זה רואה קבוצת הפתרונות לבעיית אוכלוסיה, ובכך מגדיל את איכות הפתרון באמצעות בחירה רציפה, מוצלב, מוטציה, פעולות גנטיות אחרות. לגבי דרך תכנונו חכמה רובוטים, הקושי עולה כתוצאה אין מספיק מידע ראשוני, סביבות מורכבות ו- nonlinearity. אלגוריתמים גנטיים טובים מסוגלים לפתור את הבעיה של נתיב תכנון בשל היכולת הכללית אופטימיזציה, הסתגלות חזקות ועמידות בפתרון בעיות לא-ליניאריות; אין הגבלות מסוימות על הבעיה; תהליך החישוב היא פשוטה; ויש דרישות מיוחדות חיפוש מקום 13,14.

<table><tbody><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>L1-1</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>L2-1</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>L3-1</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>L4-1</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>L5-1</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td>חלקים מבניים <td>L5-2</td><td></td></tr><tr><td></td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>U3A</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>U3B</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>U3C</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>U3F</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>U3G</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>U3H</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>U3J</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>I3</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>I5</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>I7</td><td></td></tr><tr><td>חלקים מבניים</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>CGJ</td><td></td></tr><tr><td>רכיב</td> <td>קישוררכיב קישור UPTECMONYH HAR</td><td>LM1</td><td></td></tr> רכיב <tr><td>קישור</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>LM2</td><td></td></tr><tr><td>רכיב קישור</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>LM3</td><td></td></tr><tr><td>רכיב קישור</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>LM4</td><td></td></tr><tr><td>רכיב קישור</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>LX1</td><td></td></tr> רכיב <tr><td></td><td></td><td></td> קישור UPTECMONYH HAR LX2 <td></td></tr><tr><td></td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>LX3</td><td></td></tr><tr><td>רכיב קישור</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>LX4</td><td></td></tr><tr><td>רכיב מבנה גלגל היגוי</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>KD</td><td></td></tr><tr><td>רכיב מבנה גלגלי היגוי</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>DP</td><td></td></tr><tr><td>חיישן אינפרא אדום</td><td>UPTECMONYH HAR</td><td>E18-B0</td><td>חיישן דיגיטלי</td></tr><tr><td>אינפרא אדום&nbsp; טווח&nbsp; Finder</td><td>SHARP</td><td>GP2D12</td><td></td></tr><tr><td>חיישן מפלס אפור</td><td>SHARP</td><td>GP2Y0A02YK0F</td><td></td></tr><tr><td>proMOTION&nbsp; תקליטורים</td><td>חדים</td><td>&nbsp; 5516</td><td>רובוט היגוי הילוך</td></tr><tr><td>מנוע כונן מודול Risym</td><td></td><td>HG7881</td><td></td></tr><tr><td>חוט הלחמה</td><td>ELECALL</td><td>63A</td><td></td></tr><tr><td>מסוף</td><td>חוט בהיר</td><td>5264</td><td></td></tr><tr><td>מנוע</td><td>BX</td><td>60JX</td><td></td></tr><tr><td>מצלמה</td><td>Logitech</td><td>C270</td><td></td></tr><tr><td>מכונת קידוח</td><td>XIN XIANG</td><td>16 מ"מ</td><td>אנא היזהר</td></tr><tr><td>תחנת הלחמה</td><td>YIHUA</td><td>8786D</td><td>Be&nbsp; זהירות&nbsp; ל&nbsp; להיות&nbsp; מברג לשרוף</td></tr><tr><td></td><td>EXPLOIT</td><td>043003</td><td></td></tr><tr><td>פינצטה</td><td>R'DEER</td><td>RST-12</td><td></td></tr></tbody></table>

עיצוב מודולרי וייצור של רובוט חכם המבוסס על אסטרטגיה בקרת לולאה סגורה

The Modular Design and Production of an Intelligent Robot Based on a Closed-Loop Control Strategy

רובוטים חכמים הם חלק של דור חדש של רובוטים כי הם מסוגלים לחוש את הסביבה, תכנון הפעולות שלהם, בסופו של דבר להגיע ליעדם. בשנים האחרונות, הסתמכות על רובוטים הן בחיי היומיום והן בתעשייה גדל. הפרוטוקול המוצע במאמר זה מתאר עיצוב וייצור של רובוט טיפול עם אלגוריתם חיפוש חכם, פונקצית זיהוי אוטונומית.
קודם כל, המודולים עבודה שונים הם ומארזים להשלמת הבנייה של פלטפורמת עבודה והתקנת manipulator רובוטית. לאחר מכן, אנחנו עיצוב מערכת בקרת לולאה סגורה, אסטרטגיה השליטה המוטורית ארבעה-רביע, בסיועם של איתור באגים בתוכנה, כמו גם להגדיר זהות ההילוכים (ID), קצב השידור ופרמטרים אחרים לעבוד כדי להבטיח כי הרובוט משיגה את הדינמיקה הרצוי ביצועים וצריכת אנרגיה נמוכה. בשלב הבא, אנחנו באגים החיישן כדי להשיג היתוך רב לרכוש באופן מדויק מידע על איכות הסביבה. לבסוף, אנו מיישמים את האלגוריתם רלוונטיים, אשר יכול לזהות את ההצלחה של הפונקציה של הרובוט עבור יישום נתון.
היתרון של גישה זו הוא האמינות שלה ועל גמישות, ככל המשתמשים יכול לפתח מגוון רחב של תוכניות בנייה חומרה לנצל את מאתר הבאגים מקיף ליישם את אסטרטגיית שליטה חכמה. זה מאפשר למשתמשים להגדיר דרישות אישית בהתבסס על הצרכים שלהם עם יעילות גבוהה ועמידות.

בדיאגרמה של התוכנית בקרת תנועה כפולה לולאה סגורה, הסגול מייצג אות במהירות נתונה, הצהוב מייצג את הערך של הפלט מערכת הבקרה. איור 17 מראה בבירור כי מערכת בקרת לולאה סגורה זוגי הוא באופן משמעותי יעיל יותר מאשר מערכת לולאה פתוחה. להחטיא בפועל של הפלט במערכת לולאה סגורה זוגי הוא קטן יחסית והוא הביצועים דינמי של המערכת טובה יותר. ( איור 17)
איור 18</strong...

אנו מציגים את פרוטוקול על עיצוב מודולרי, ייצור רובוטים חכמים לעובדים מדעיים וטכניים עיצוב חכם רובוטים במשימות הפקה מיוחדת המבוססת על הצרכים האישיים פרטנית עיצוב.

Intelligent robots are part of a new generation of robots that are able to sense the surrounding environment, plan their own actions and eventually reach ...

רובוטים אינטליגנטיים הם חלק מדור חדש של רובוטים המסוגלים לחוש את הסביבה הסובבת, לתכנן את פעולותיהם ובסופו של דבר להגיע למטרתם. בשנים האחרונות גברה ההסתמכות על רובוטים הן בחיי היומיום והן בתעשייה. הפרוטוקול המוצע במאמר זה מתאר תכנון וייצור של רובוט דמוי אדם עם אלגוריתם חיפוש מודיעין ופונקציית זיהוי אוטונומית.ראשית, מודולי העבודה השונים מורכבים מכנית להשלמת בניית פלטפורמת העבודה והתקנת המניפולטור הרובוטי. לאחר מכן, אנו מתכננים מערכת בקרת לולאה סגורה באסטרטגיית בקרת מנוע של ארבעה רבעים בעזרת תוכנת ניפוי באגים הנקראת Robo Servo Terminal 2010 וכן מזהה ציוד היגוי Sat, קצב שידור ופרמטרי עבודה אחרים כדי להבטיח שהרובוט ישיג ביצועים דינמיים רצויים וצריכת אנרגיה נמוכה. לאחר מכן, אנו מנפים באגים בחיישן כדי להשיג היתוך מרובה חיישנים כדי לרכוש במדויק מידע סביבתי.לבסוף, אנו מיישמים את אלגוריתם הרלוונטיות שיכול לזהות את הצלחת פונקציית הרובוט עבור יישום נתון. היתרון של גישה זו הוא האמינות והגמישות שלה מכיוון שהמשתמשים יכולים לפתח מגוון תוכניות בניית חומרה ולנצל את מנפה-הבאגים המקיף כדי ליישם אסטרטגיית בקרה חכמה. זה מאפשר למשתמשים להגדיר דרישות מותאמות אישית על סמך הצרכים שלהם, ביעילות וחוסן גבוהים.בניית המכונה. האחת, השלדה הכוללת את לוח הבסיס, המנוע, הגלגלים וכו', היא מרכיב עיקרי של הרובוט האחראי על תנועתו. לפיכך, במהלך ההרכבה התושבת תישמר ישרה.הרכיבו את השלדה כפי שמוצג באיור, ואבטחו רכיבים מכניים באמצעות מחברים מתאימים. שתיים, טינג את כבל החוט וגם את האלקטרודות החיוביות והשליליות. הלחמו שני חוטים מובילים לשני קצוות המנוע, חברו את הכבל האדום לאלקטרודה החיובית ואת הכבל השחור לאלקטרודה השלילית.שלוש, קדחו שני חורים. קוטר של שלושה מילימטרים במרכז השלדה כדי לאפשר התקנה של מודול הנעת המנוע. חבר את המנוע למודול הנעת המנוע.קדחו חור אחד סנטימטר אחד מהקצה הימני והשמאלי של השלדה להתקנת סוגר של חיישני אינפרא אדום בתחתית. קדחו חור בקוטר 18 מילימטרים דרך כל אחד משני הרכיבים המבניים להתקנת חיישנים. ארבע, התקן את גלגל ההגה בסימטריה.בגלל הזעזוע הגדול שנוצר מהפעלת גלגל ההיגוי, יש להתקין את הברגים באופן המבטיח מפרק יציב ואטום. חמש, התקן ארבעה חיישני אינפרא אדום במרכז המכונה. שש, הנח ספק כוח של 14.8 וולט במרכז המכונה, והצמד את יחידת המיקרו-בקר לחבילת הסוללות.שבעה, הצמד ארבעה חיישני REN לחלק העליון של המכונה, התאם את הזווית בין כל חיישן לקרקע ל-60 מעלות. כדי להבטיח דיוק זיהוי ביחס לשולחן העבודה. שמונה, התקן את חיישן ההטיה הדו-צירי המשמש לזיהוי המקרים שבהם המכונה לא מצליחה להגיע למטרתה באזור העבודה.תשע, השתמש במברג כדי לחבר את זרוע הרובוט לחזית המכונה. אחד, לחץ פעמיים כדי לפתוח את מסוף שרת הרובוט לעתים רחוקות ו -10 תוכנות ניפוי באגים. חבר את המחשב ללוח ניפוי הבאגים באמצעות כבל המרת USB, הגדר את קצב ה-Baud של מנוע ההיגוי ל-9, 600 פעימות לשנייה, את מגבלת הקצב ל-521 סיבובים לדקה, את המגבלה הזוויתית ל-300 מעלות ואת הגבלת המתח ל-9.6 וולט בממשק העבודה.שתיים, הגדר את מספר הזיהוי של שני מודולי הנהיגה וארבעת מנועי ההיגוי. מזהה 3 ומזהה 4 נותרים ריקים למטרות עדכון עתידיות. הערה, תעודת זהות אחת, מודול נהיגה שמאלה, תעודת זהות שתיים, מודול נהיגה ימינה, תעודת זהות חמש, מנוע הגה קדמי שמאלי, תעודת זהות שש, מנוע היגוי קדמי ימני, תעודת זהות שבע, מנוע הגה אחורי שמאלי, תעודת זהות שמונה, מנוע הגה אחורי ימני.שלוש, חבר את החיישנים לממשקי הבקרה המתאימים שלך. יש לציין כי החיישן שהמחבר שלו נושא סימן משולש הוא G ו-D.One, מסובב את כפתור הוויסות בזנב חיישני האינפרא אדום כדי להתאים את טווח הזיהוי של החיישנים, כך שהרובוט יוכל לקבוע את מיקומו בשולחן העבודה על ידי ניתוח רמת ההיגיון של חיישני האינפרא אדום. שתיים, ניפוי באגים בחיישן זווית ההטיה.מקם את חיישן זווית ההטיה בצורה אופקית ורשום את הערכים הנמדדים הללו. הטה את החיישן לשני כיוונים שונים ורשום את הערכים המספריים שלו. אם הערכים הנמדדים נמצאים בטווח החצים, ניתן לראות את החיישן כפועל באופן קבוע.האחד, בנה את מודל הסימולציה של מנוע DC. מבוסס על משוואת איזון מתח מנוע DC, משוואת הצמדת שטף ומשוואת איזון מומנט. שתיים, החל בקרת לולאה סגורה כפולה של מנוע ה-DC.השתמש בפלט של ווסת המהירות ככניסה לווסת הזרם כדי לווסת את המומנט והזרם של המנוע. שלוש, החל בקרת תנועה של ארבעה רבעים של מנוע DC. ארבע, השתמש במחליף נהיגת HBR כדי להשיג תנועה של ארבעה רבעים של מנוע DC על ידי אפנון ההפעלה/כיבוי של MOSFET.חמש, החל אפנון דופק כדי לווסת את מהירות מנוע ה-DC. אפנן את מתח ה-DC בכיוון הדופק, המופעל על אבזור המנוע על ידי שליטה בהפעלה/כיבוי של המתג החשמלי כאשר המתח של ספק הכוח של מנוע DC נשאר ללא שינוי במהותו. לפיכך, אפנון הערך הממוצע וכניסת מהירות הסיבוב למתח האבזור של המנוע.האחד, באמצעות קו הורדת USB כדי להזין את קובץ ה-BIN שנוצר על ידי Cal-5 לתוך הבקר. שתיים, בחר את התוכנית לביצוע. החל ויסות צבע כדי לסווג מטענים במפעל.האחד, השתמש במצלמה אופטית עם תג גדול כדי לאסוף תמונות ולאמת את צבע הסריקה באמצעות מספר הקשרים לאזור הממדי. שתיים, הרם את החפץ עם הזרועות המכניות. שלוש, להוציא פקודה להעביר את האובייקט למיקום המיועד באמצעות המצלמה והמנוע המניע של הרובוט.תוצאות מייצגות בתרשים של MATLAB המדמה שניים, שבע ו-14A, תוכנית בקרת תנועה כפולה בלולאה סגורה: זה מראה בבירור שמערכת הבקרה הכפולה בלולאה סגורה יעילה משמעותית ממערכת לולאה פתוחה. החריגה בפועל של הפלט של מערכת הלולאה הסגורה הכפולה קטנה יחסית והביצועים הדינמיים של המערכת טובים יותר. במאמר זה עיצבנו סוג של רובוט אינטליגנטי שניתן לצפות בו באופן אוטונומי.יישמנו את אלגוריתם החיפוש החכם המוצע וזיהוי אוטונומי על ידי שילוב מספר תוכנות עם חומרה. במוצר הצגנו את הגישות הבסיסיות להגדרת החומרה וניפוי באגים ברובוט החכם שעשוי לעזור למשתמשים לתכנן מבנה מכני מתאים של הרובוט שלהם. עם זאת, במהלך הפעולה בפועל, יש לשים לב ליציבות המבנה, טווח הפעולה שלו, מידת החופש וניצול החלל כדי להבטיח שפרמטרים אלה עומדים בדרישות.בעיה פוטנציאלית אחת היא חוסר היכולת של הרובוט להשיג את הפונקציות הרצויות לו. זה עשוי לנבוע בעיקר משתי סיבות: הראשונה היא חוסר היכולת של החיישנים לעמוד בדרישות, כדי לטפל בבעיות ייתכן שיהיה צורך ברמה נוספת של ניפוי באגים של החיישנים. בהתבסס על מצב או יישום זה, השני הוא חוסר היכולת של המנוע שנבחר לעמוד בדרישות הביצועים.בבחירת מנוע יש לתת עדיפות למנוע בעל ביצועי התנעה מתאימים, יציבות תפעולית ורעש נמוך במסגרת התקציב. כדי להתחיל בתכנון וייצור של רובוט חדש, יש להגדיר את הפרמטרים לסכימת תצורה ידנית כדי לשלוט בהתנהגות הרובוט החדש, כך שיוכל להסתגל לדרישות המשימה החדשה. במקביל, כל התהליכים חייבים לבצע את השלבים המוצגים בפרוטוקול.יתרון העיצוב המודולרי של הרובוט טמון בחלוקת העבודה הברורה שלו, המאפשרת לפתח אותו בשיתוף פעולה של מהנדסים שונים. ניתן לפתח את העבודה של כל מודול באופן עצמאי כדי לבצע משימה ספציפית. אנו מספקים ערכת עיצוב בסיסית עבור כל מודול כדי לעזור למשתמשים לחפש את התוכנית האופטימלית עבור יישום מסוים.מגוון היישומים הפוטנציאליים יתרחב במידה ניכרת ככל שטכנולוגיית הרובוטים החכמה תתבגר. זה יתגלה כמשאב שלא יסולא בפז לאנשים בתחום פיתוח האוקיינוסים, חקר החלל, תעשייה וייצור חקלאי, שירותים חברתיים ובידור, אם להזכיר כמה. טכנולוגיה זו תחליף בהדרגה בני אדם בסביבות עבודה מסוכנות ולא סניטריות.רובוט אינטליגנטי ימשיך להתפתח לקראת שיתוף פעולה מרובה רובוטים בכיוון אינטליגנטי ומרושת.

the-modular-design-production-an-intelligent-robot-based-on-closed

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו משתמשים בלולאה סגורה לטוס מכונת ממשק לחקור עקרונות כלליים השליטה העצבית.

פלטפורמה ניסויית לחקר ביצועים לולאה סגורה של המוח מכונת ממשקים

גישה לדוגמנות רשת עצבית על פלטפורמת גו Mindstorms רובוטיקה מוצגת. השיטה מספקת כלי סימולציה למחקר מדעי המוח בשתי חוליות מעבדת המחקר והכיתה. טכניקה זו מאפשרת חקירה של עקרונות בקרת רובוט biomimetic.

תכנון ויישום מערכת עצבים בסימולציות לגו רובוטים

במאמר זה מוצגת מסגרת ניסויית לביצוע ניסויים בלולאה סגורה, בה נלמדים עיבוד מידע (כלומר, קידוד ופענוח) ולמידה של מכלולים עצביים במהלך האינטראקציה המתמשכת עם גוף רובוטי.

ניסויי נוירו-רובוטית לולאה סגורה כדי לבדוק את מאפיינים חישובית של רשתות עצבי

מאמר זה מתאר את התכנון והייצור של יחידה רכה למניפולטורים כירורגיים. מודול הבסיס כולל שלושה מפעילים נוזליים גמישים להשגת כיפוף והתארכות כל-כיווניים, ומנגנון מבוסס שיבוש גרגירי כדי לאפשר בקרת קשיחות. מדווח גם על אפיון מכני מלא.

עיצוב וייצור של יחידת אלסטומרי לרובוטים מודולרי רך בכירורגיה פולשנית

היכולת למקם מקור ריח היא הכרחית להישרדות חרק והוא צפויה לחול על מעקב ריח מלאכותי. הרובוט שבשליטת החרקים מונע על ידי silkmoth בפועל ומאפשר לנו להעריך את יכולת מעקב הריח של חרקים באמצעות פלטפורמה רובוטית.

חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק

מערכת ייצור שיתופית מורכבת מפותחת עבור משכב רובוטית של ציפויים מרוכבים באמצעות קלטת prepreg. המערכת המוצעת מאפשרת ייצור ציפויים מרוכבים עם רמות גבוהות של סיבוכיות גיאומטריות. הבעיות בתכנון הנתיב, התאום של הרובוטים והשליטה מטופלות בשיטה המוצעת.

מבצע של מערכת הייצור המשולב שיתופי (CCM)

פרוטוקול זה מספק רשימה מפורטת של שלבים שיש לבצע עבור הייצור, בקרה והערכה של ביצועי הטיפוס של רובוט רך בהשראת שממית.

ייצור, בקרה והערכת ביצועים של רובוט רך בהשראת שממית

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לסימולציה וניטור של תהליך הרכבה חצי אוטומטי בקנה מידה, באמצעות שיתוף פעולה של רובוט שיתופי ואימות באמצעות מערכת ראייה ממוחשבת לבקרת איכות.

סימולציה של תהליך הרכבה מורחב בשיתוף זרוע רובוטית וניטור באמצעות מערכת ראייה לבקרת איכות

בעבודה זו, אנו מתארים את השימוש בטכניקת טומוגרפיה אטום החללית לחקר גבולות הגרעין של שכבת בולם בתא סולרי סיגריות. גישה חדשנית כדי להכין את הטיפים הבדיקה אטום המכילים דגן גבול הרצוי עם מבנה ידוע מוצגת גם כאן.

Atom לימודי Probe טומוגרפיה על Cu (ב, GA) Se<sub&gt; 2</sub&gt; גבולות גרעין

שיטת תאים סולריים להדפסה, פולרן-חינם לחלוטין, מאוד אוויר-יציב, בתפזורת-heterojunction מבוססים על Ti alkoxides כמו acceptor האלקטרון לבין ייצור הפולימרים לתרום אלקטרונים מתוארת כאן. יתר על כן, שיטה לשליטה על המורפולוגיה של שכבת photoactive דרך bulkiness המולקולרי של יחידות Ti-alkoxide מדווח.

בקרת מורפולוגיה עבור תאים סולריים מילוי heterojunction אורגני-אורגניים להדפסה מלא מבוסס על מולקולה פולימרית Ti-alkoxide ו מוליכים למחצה

למדו עיצוב מודולרי וייצור של רובוט חכם עם אלגוריתם חיפוש אינטליגנטי וזיהוי אוטונומי. השיטה משלבת מודולים מכניים, מערכת בקרת לולאה סגורה בארבעה רבעים ומיזוג חיישנים רב-מערכתי לביצועים דינמיים וצריכת אנרגיה נמוכה.

עיצוב מודולרי וייצור של רובוט חכם המבוסס על אסטרטגיה בקרת לולאה סגורה

גלה סרטונים נוספים