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

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.