Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

وحدات تصميم وإنتاج روبوت ذكي يستند إلى استراتيجية لمراقبة مغلقة

Published: October 14, 2017 doi: 10.3791/56422
Automatic Translation
1, 2, 2, 3, 4, 1, 5
1Institute of Software, Chinese Academy of Sciences, 2Hunan University, 3Fuyang Normal University, 4Anhui Normal University, 5University of Chinese Academy of Sciences

Summary

نقدم بروتوكول بشأن تصميم وحدات وإنتاج روبوت ذكي مساعدة العمال العلمية والتقنية في تصميم الروبوتات الذكية مع مهام الإنتاج الخاصة استناداً إلى الاحتياجات الشخصية والفردية التصميم.

Abstract

الروبوتات الذكية هي جزء من جيل جديد من الروبوتات التي قادرة على الشعور بالبيئة المحيطة وخطة الإجراءات الخاصة بهم في نهاية المطاف التوصل إلى أهدافها. وفي السنوات الأخيرة، ازداد الاعتماد على الروبوتات في الحياة اليومية وفي الصناعة. البروتوكول المقترح في هذه الورقة وصف تصميم وإنتاج روبوت مناولة خوارزمية بحث ذكي ودالة تحديد المتمتعة بالحكم الذاتي.

أولاً، يتم تجميعها مختلف وحدات العمل ميكانيكيا لإكمال بناء منصة عمل وتركيب مناور الروبوتية. ثم، نحن تصميم نظام مراقبة مغلقة واستراتيجية تحكم في المحركات الأربعة-رباعي، مع المعونة من تصحيح أخطاء البرمجيات، فضلا عن تعيين العتاد التوجيهية الهوية (ID) وسرعة البث بالباود والمعلمات العمل الأخرى لضمان أن يحقق الروبوت الدينامية المرجوة الأداء واستهلاك منخفض للطاقة. المقبل، ونحن تصحيح جهاز استشعار لتحقيق الانصهار أجهزة استشعار متعددة دقة الحصول على المعلومات البيئية. وأخيراً، علينا أن ننفذ الخوارزمية ذات الصلة، التي يمكن أن تعترف بنجاح مهمة الروبوت لتطبيق محدد.

وميزة هذا النهج هو الموثوقية والمرونة، كما يمكن للمستخدمين وضع مجموعة متنوعة من برامج بناء الأجهزة واستخدام مصحح الأخطاء الشاملة تنفيذ استراتيجية تحكم ذكي. وهذا يسمح للمستخدمين بتعيين شخصية الاحتياجات بناء على احتياجاتهم بكفاءة عالية ومتانة.

Introduction

الروبوتات هي آلات معقدة وذكية تجمع بين المعرفة بالعديد من التخصصات، بما في ذلك الميكانيكا، الإلكترونيات والتحكم، وأجهزة الكمبيوتر، وأجهزة الاستشعار والذكاء الاصطناعي 1،2. ويتزايد الروبوتات مساعدة أو حتى تحل محل البشر في مكان العمل، ولا سيما في الإنتاج الصناعي، نظراً للمزايا التي تمتلك الروبوتات في أداء المهام المتكررة أو الخطرة. تصميم البروتوكول روبوت ذكي في الدراسة الحالية يستند إلى استراتيجية لمراقبة مغلقة، على وجه التحديد مسار التخطيط بناء على خوارزمية وراثية. وعلاوة على ذلك، كانت وحدات وظيفية دقة مقسمة3،4، التي قد توفر أساسا متينا للعمل المستقبلي الأمثل، حيث يكون الروبوتات قدرة قوية للترقيات.

تنفيذ وحدات منهاج الروبوتية يستند أساسا إلى الأساليب التالية: استراتيجية مراقبة تركيبة متعددة الأبعاد في التحكم في المحركات وحدة5،6، واستكشاف ذكي استناداً إلى خوارزمية وراثية في الوحدة النمطية خوارزمية الأمثل.

نحن نستخدم مزدوجة مغلقة السيطرة على العاصمة المحرك وتشغيل المحرك رباعي أربعة في الوحدة النمطية للتحكم في المحركات. التحكم في سرعة مغلقة مزدوجة يعني أن إخراج منظم السرعة بمثابة مدخلات الجهة الحالية، مما يتيح لها التحكم في التيار وعزم الدوران من المحرك. وميزة هذا النظام هو أن عزم الدوران للمحرك يمكن التحكم في الوقت الحقيقي على أساس الفرق بين سرعة معينة والسرعة الفعلية. عند الاختلاف بين المعطى والفعلي يتم بسرعة كبيرة نسبيا، ويزيد من عزم دوران المحرك وسرعة التغييرات أسرع للسيارة سرعة موتور تجاه القيمة المعطاة، في أسرع وقت ممكن، مما يجعل للسريع سرعة تنظيم7، 8 , 9-على العكس من ذلك، عندما تكون السرعة نسبيا قريبة من قيمة معينة، يمكن أن تلقائياً يقلل من عزم الدوران للمحرك لتجنب السرعة الزائدة، مما يسمح سرعة لتحقيق القيمة المعطاة نسبيا بسرعة مع لا خطأ6، 10-منذ وقت ما يعادلها ثابت الحلقة الحالية كهربائية صغيرة نسبيا، أربع رباعي السيارات11،12 يمكن الاستجابة بسرعة أكبر لقمع أثر التدخل عندما يكون النظام رهنا تدخل خارجي. وهذا يسمح لتحسين الاستقرار وقدرة النظام على مكافحة التشويش.

علينا أن نختار خوارزمية وراثية ذكي الأمثل بكفاءة أعلى على أساس نتائج محاكاة تشغيل في MATLAB. خوارزمية وراثية خوارزمية بحث الموازي عشوائية استناداً إلى نظرية الانتقاء الطبيعي في علم الوراثة. وهو يشكل وسيلة فعالة لإيجاد الحل الأمثل العالمية نظراً لعدم وجود أي معلومات أولية. تعتبر مجموعة الحل للمشكلة سكان، مما يؤدي إلى زيادة نوعية الحل عن طريق الاختيار المستمر، كروس، والطفرات وغيرها من العمليات الوراثية. وفيما يتعلق بمسار التخطيط عن طريق روبوت ذكي، تنشأ صعوبة نتيجة لعدم كفاية المعلومات الأولية، بيئات معقدة وغير خطية. الخوارزميات الجينية أفضل قادرة على حل مشكلة مسار التخطيط نظراً لأنها تمتلك القدرة على التحسين العالمي، والتكيف مع قوي ومتانة في حل المشكلات غير الخطية؛ لا توجد أية قيود محددة على هذه المشكلة؛ عملية حساب بسيطة؛ وليست هناك أي متطلبات خاصة للبحث الفضائي 13،14.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-البناء الخاص بالجهاز

  1. تجميع الهيكل كما هو موضح، تأمين المكونات الميكانيكية باستخدام السحابات المناسبة. ( الشكل 1)
    ملاحظة: الهيكل، التي تتألف من اللوح، موتور، العجلات، إلخ، هو المكون الأساسي للروبوت المسؤولة عن الحركة. وهكذا، خلال الجمعية العامة، تبقى القوس مستقيم.
    2. الرصاص
  2. القصدير الأسلاك والأقطاب الإيجابية والسلبية على حد سواء. لحام أسلاك اثنين يؤدي إلى طرفي المحرك، يربط بين الرصاص الأحمر مسرى الإيجابية والرصاص الأسود إلى القطب السلبي.
  3. تجميع الأكمام رمح والمحركات والعجلات.
    1. قم بتوصيل المحرك الأكمام رمح وتأمينه مع المسمار.
    2. إدراج الأكمام رمح في وسط محور العجلة.
    3. تثبيت بنية مكتملة على الهيكل-
  4. حفر ثقبين، 3 مم في القطر، وفي وسط الهيكل، للسماح لتركيب السيارات الوحدة النمطية. توصيل المحرك للسيارات وحدة نمطية-
  5. ثقب الحفر واحد 1 سم من كلا الحواف اليمنى واليسرى للهيكل لتثبيت القوس لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء على الجزء السفلي-
  6. تثبيت السحابات اثنين في وسط الجانبين الشاسيه.
    ملاحظة: لضمان سير العمل العادي لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء، ضمان أن قطعة الربط العمودي للهيكل-
  7. حفر حفرة، 18 ملم في القطر، ومن خلال كل عنصر من العناصر الهيكلية اثنين لتركيب أجهزة الاستشعار. ( الشكل 2A)
  8. تثبيت محرك السيارات على الجانب السفلي الهيكل. ( الشكل 2) قم بتثبيت أحد استشعار الأشعة تحت الحمراء لافتاً في كل الاتجاهات الأربعة، على التوالي، من الهيكل. ( الشكل 2)
    9. تثبيت
  9. والعتاد التوجيهية في التماثل. بسبب عزم الدوران الكبيرة المتولدة عن عملية العتاد التوجيهية، ضمان أن يتم تثبيت البراغي بطريقة توفر مشتركة ثابتة ومنيعة.
  10. تركيب أربعة أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء في وسط الجهاز.
  11. مكان 14.8 V إمدادات في وسط الجهاز الطاقة، وإلصاق وحدة متحكم (MCU) إلى حزمة البطارية.
  12. إلصاق أربعة أجهزة استشعار النطاق إلى الجزء العلوي من الجهاز. ضبط الزاوية بين كل أجهزة الاستشعار والأرض إلى 60 درجة، لضمان دقة الكشف بالنسبة لجدول العمل.
  13. تثبيت أجهزة الاستشعار إمالة المحور المزدوج، والذي يستخدم للكشف عن الحالات عند فشل الجهاز للوصول إلى هدفها في مجال العمل.
  14. استخدام مفك براغي لإرفاق ذراع الروبوت بالجزء الأمامي الجهاز. ( الشكل 3)

2. تصحيح الأخطاء بمحرك التوجيه وتشغيل الوحدة النمطية

  1. انقر نقراً مزدوجاً لفتح برنامج تصحيح الأخطاء (مثلاً، روبوت مضاعفات Terminal2010). توصيل الكمبيوتر إلى المجلس التصحيح مع الناقل التسلسلي العالمي (USB) تحويل كابل. ( الشكل 4)
  2. تعيين محرك التوجيه ' s معدل الباود 9600 بت/ثانية، ومعدل القيد لراد 521/دقيقة، الحد الزاوي لدرجة 300 والجهد الحد إلى 9.6 الخامس في واجهة العمل.
  3. تعيين وضع العامل من العتاد التوجيهية روبوت إلى " وضع محرك التوجيه. "
  4. تطبيق الاتصال أحادي الاتجاه غير المتزامن كاتصال بين وحدة تحكم ومحركات توجيهي. بهذه الطريقة، يمكن التحكم في وحدة تحكم محركات التوجيهي أكثر من 255 من واجهة جهاز الاستقبال/الإرسال غير متزامن عالمي (UART) واحدة. ( الشكل 5)
    تنبيه: قد تكون هناك، على الأكثر، 6 توجيه محركات متصل بسلك واحد. عدد كبير جداً من محركات التوجيهي سيؤدي إلى انخفاض الجهد المحموم والكبيرة، أسفر عن السلوك غير عادية مثل طبيعية وإعادة تعيين اتصالات البيانات، وما إلى ذلك ( الشكل 6)
  5. تطبيق أحادي غير متزامن الاتصال كاتصال بين المراقب المالي والسيارات في الوحدة النمطية. ( الشكل 7)
  6. تعيين رقم معرف وحدات القيادة اثنين وأربعة محركات توجيهي. ID3 و ID4 تركت فارغة لأغراض تحديث مستقبلا. ( الشكل 8)
    ملاحظة: ID1: اليسار قيادة الوحدة النمطية؛ ID2: وحدة القيادة اليمين؛ ID5: جبهة اليسار مشغل التوجيه؛ ID6: الحق-الجبهة محرك التوجيه؛ ID7: اليسار الخلفي محرك التوجيه؛ ID8: محرك التوجيه الخلفي حق.
  7. تتالي محركات التوجيهي واحداً تلو الآخر والاتصال بوحدة تحكم تتالي.
  8. الاتصال أجهزة استشعار على واجهات تحكم كل منهما. تجدر الإشارة إلى أن المجس الموصل الذي يحمل علامة ثلاثي هو الأرض (GND)-
    ملاحظة: AD1: الجبهة الاستشعار الكهروضوئية الأشعة تحت الحمراء في الجانب السفلي؛ AD2: حق الاستشعار الكهروضوئية الأشعة تحت الحمراء في الجانب السفلي؛ AD3: الخلفية الاستشعار الكهروضوئية الأشعة تحت الحمراء في الجانب السفلي؛ AD4: استشعار الأشعة تحت الحمراء الأيسر على الجانب السفلي؛ AD5: استقبال الأشعة تحت الحمراء المسافة قياس الاستشعار؛ AD6: الحق قياس الاستشعار؛ المسافة الأشعة تحت الحمراء AD7: الخلفي من الأشعة تحت الحمراء قياس الاستشعار؛ AD8: قياس الاستشعار؛ المسافة الأشعة تحت الحمراء الأيسر AD9: اليسار-الجبهة المضادة الأشعة تحت الحمراء كهروضوئية مستشعر السقوط؛ AD10: الحق-الجبهة المضادة الأشعة تحت الحمراء كهروضوئية مستشعر السقوط؛ AD11: حق الخلفية المضادة الأشعة تحت الحمراء كهروضوئية مستشعر السقوط؛ AD12: الخلفي الأيسر سقوط المضادة الأشعة تحت الحمراء الاستشعار الكهروضوئية.

3. تصحيح أخطاء أجهزة الاستشعار

  1. تدوير تنظيم مقبض على ذيل أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء لضبط الكشف عن مجموعة من أجهزة الاستشعار. عندما يتم وضع الروبوت في وسط الجدول العامل، هو مستوى منطق مجسات الأشعة تحت الحمراء الأربعة الأعلى 1. عند نقل الجهاز إلى حافة جدول العمل، سيكون مستوى منطق استشعار الأشعة تحت الحمراء في الجهة المقابلة 0. ( الشكل 9 ألف)
    ملاحظة: الروبوت يمكن تحديد موقعها في جدول العمل عن طريق تحليل مستوى المنطق من أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء. على سبيل المثال، إذا كانت مستويات المنطق من أجهزة الاستشعار اليسار والجبهة هي 0، يجب أن يكون الروبوت في المنطقة العلوية من جدول العمل.
  2. مقارنة القيم المقاسة لاستشعار المسافة إلى قيمها الأساس للمعايرة. ( الرقم 9B)
    ملاحظة: أجهزة الاستشعار عن بعد جهاز استشعار تناظرية. كما تختلف المسافة، أجهزة الاستشعار ' قياس s إشارة قوة التغذية المرتدة والمقابلة أيضا ستختلف القيم. يتم ترحيل القيم المقاسة على الجهاز المضيف عن طريق أجهزة الاستشعار الرقمية حيث أن الروبوت يستطيع التعرف على التغيرات في المناطق المحيطة بها.
    3. تصحيح
  3. استشعار زاوية الميل.
    1. موقف الاستشعار زاوية الميل أفقياً وسجل القيم المقاسة.
    2. انحدر الاستشعار نحو اتجاهين مختلفين، وسجل القيم المقاسة. إذا كانت القيم المقاسة في نطاق الخطأ، يمكن اعتبار أجهزة الاستشعار يجري في العملية العادية-

4. التحكم في نظام

  1. بناء نموذج محاكاة للمحرك DC، استناداً إلى معادلة التوازن الجهد موتور DC، معادلة الربط التمويه ومعادلة التوازن عزم الدوران. معادلة
    1. إقامة توازن الجهد قدمها
      Equation 1
      حيث يو د هو الجهد المحور المباشر، يو كيو هو التربيع محور الجهد. R d و R q الدلالة التربيع محور المقاومة والمقاومة محور مباشرة على التوالي. Equation 2، Equation 3، Equation 4، Equation 5 ، وتمثل محور المباشرة الحالية، مباشرة المحور الحالي، وتوجيه محور التمويه والتمويه محور التربيع.
    2. تأسيس الجريان معادلة الربط قدمها
      < imglt = "المعادلة 6" src="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56422/56422eq6.jpg"/>
      حيث Equation 7 و Equation 8 الدلالة المعامل لتوجيه محور سيلفيندوكتانسي والتربيع محور سيلفيندوكتانسي على التوالي. Equation 9 و Equation 10 معامل محاثة متبادلة. Equation 11، Equation 12 تمثل عزم عزم الدوران وتحميل الكهرومغناطيسي.
    3. عزم الدوران تأسيس التوازن معادلة حساب بواسطة Equation 13.
    4. محاكاة بناء نموذج للمحرك DC. ( الشكل 10)
  2. تطبيق مراقبة مغلقة مزدوجة المحرك DC. استخدام إخراج منظم السرعة كالمدخل للهيئة التنظيمية الحالية لتنظيم المحرك ' s عزم الدوران والحالية-
    ملاحظة: الرسم التخطيطي لهيكل النظام الحالي للتنظيم. ( الشكل 11)
    دالة التحويل المنظم الحالي PI هو مبين Equation 14، حيث Equation 15 هو معامل التناسبية الجهة المنظمة الحالية و Equation 16 هو الرصاص وقت ثابت من الجهة المنظمة الحالية. فإنه يمكن الحصول على معامل المقياس Equation 17، ومعامل متكاملة Equation 18.
    1. تطبيق مراقبة مغلقة مزدوجة المحرك DC. ( الشكل 12)
  3. تطبيق مراقبة الحركة أربعة-رباعي المحرك DC. ( الشكل 13) حلبة
    1. أن تنتفع قيادة ح-جسر لتحقيق الحركة أربعة-رباعي المحرك DC بتحوير على الخروج من معدن-أكسيد-شبه موصل الميدان-تأثير الترانزستور (موسفيت). ( الشكل 14)
      ملاحظة: عند تشغيل Q1 و Q4 والمحرك في الدولة الكهربائية إلى الأمام ورباعي أول إدارة الدولة. عندما يتم تشغيل Q3 و Q4، المحرك في طاقة الكبح الدولة والربع الثاني إدارة الدولة. عندما يتم تشغيل Q2 و Q3، المحرك في الدولة الكهربائية العكسية والدولة الحركة الربع الثالث. عندما يتم تشغيل Q1 و Q2، المحرك في الطاقة عكس الكبح الدولة والدولة الحركة الربع الرابع-
  4. تطبيق عرض الذبذبات (بوم) لتنظيم سرعة المحرك DC. تعدل العاصمة الجهد عرض النبض (دورة) تطبيق المحرك المحرك عن طريق السيطرة على الخروج التبديل الكهربائية عند إمداد التيار الكهربائي قوة المحرك DC لم يتغير أساسا، وبالتالي تحوير متوسط القيمة ومدخلات سرعة دوران الجهد المحرك للسيارات-

5. كتابة البرنامج

  1. استخدام سطر تحميل USB لاستيراد ملف ثنائي (بن) إنشاؤها بواسطة KEIL5 إلى وحدة تحكم-
  2. تحديد البرنامج ليتم تنفيذها.

6. تطبيق السيناريو

  1. تطبيق لون الاعتراف لتصنيف البضائع في مصنع. ( الشكل 15)
    1. استخدام كاميرا بصرية لجمع الصور والتحقق من لون الممسوحة ضوئياً باستخدام عدد صفيف ثنائي الأبعاد المرتجعة.
    2. رفع الكائن مع الأسلحة الميكانيكية-
    3. إصدار أمر لنقل الكائن إلى الموقع المعين باستخدام الكاميرا، وقيادة السيارات للروبوت.
  2. البحث بسرعة لمسح المناطق المعينة. ( الشكل 16)
    1. استخدام أجهزة الاستشعار البصرية أربعة على الروبوت لكشف المواقع المحيطة بالعقبات.
    2. الأمر محرك التوجيه رفع مجرفة الميكانيكية وإزالة العقبات في المناطق المعينة.
    3. استخدام الخوارزمية الجينية لتحديد المسار البحث الأكثر فعالية.
  3. استخدام الاعتراف بالذات لمنع السقوط من منضدة فصل العمال من منطقة عمل الجهاز وضمان سلامة العمال.
    1. تعديل الإشارات على أساس الفرق في الارتفاع بين الأربعة العليا البصرية أجهزة الاستشعار، والتي تعترف بطاولة العمل والأرض.
    2. تحليل الإشارات قابلة للتغيير لتحديد موقع حواف طاولة العمل.
    3. قيادة الجهاز لتجنب حواف طاولة العمل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

في الرسم التخطيطي لبرنامج مراقبة الحركة مغلقة مزدوجة، الأرجواني يمثل إشارة سرعة معينة والأصفر يمثل قيمة الإخراج نظام التحكم. الرقم 17 يبين بوضوح أن نظام مراقبة مغلقة مزدوجة إلى حد كبير أكثر فعالية من نظام مفتوح-حلقة. الانحسار الفعلي لإخراج النظام مغلقة مزدوجة صغيرة نسبيا والأداء الدينامي للنظام أفضل. ( الشكل 17)

ويبين الشكل 18 دقة التعرف على لون الروبوت تحت تأثير الضوء المنعكس عند أطوال موجية مختلفة. في الممارسة العملية، بسبب ظروف الإضاءة المختلفة، وسوف تتقلب الطول الموجي الضوء المنعكس من الكائن الهدف ضمن نطاق معين. لفحص دقة التعرف على الجهاز، يجري اختبار في نطاق الأطوال الموجية للضوء الأصفر (565-595 نانومتر) والضوء الأحمر (625-740 nm). إذا كانت القيمة التي تم إرجاعها بواسطة الكاميرا 1، الاعتراف بلون غير دقيقة. في نطاق نانومتر 585-593، يتجاوز معدل الاعتراف الضوء الأصفر دقة الكاميرا 90%، بينما ينخفض معدل خارج النطاق سريعاً. وبالمثل، ضمن نطاق 660-700 نانومتر، يتجاوز معدل دقة التعرف على الضوء الأحمر 90%، بينما ينخفض معدل خارج النطاق سريعاً. وتبين نتائج الاختبار أن الروبوت تحت الإضاءة المناسبة، ويحقق الاعتراف اللون مع هامش ضئيل للخطأ. ( الشكل 18)

19 الشكل يوضح العلاقة بين دقة التعرف على لون الكاميرا والمسافة. دقة التعرف ارتباطاً عكسيا مع المسافة. كما هو موضح في النتائج التجريبية، وعندما تكون المسافة بين 0-30 سم، لون الاعتراف بدقة الكاميرا أكبر من 80%. وتبين النتائج أن يحتوي هذا البرنامج أداة قوية. ( رقم 19)

Figure 1
الشكل 1 : بناء الهيكل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 : تركيب أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 : أثر التثبيت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 : تصحيح الأخطاء شاشة العمل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5 : اتصال العتاد التوجيهية الروبوت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الرقم 6 : مبادئ الربط الكهربائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
الشكل 7 : مبادئ الربط الكهربائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 8
الشكل 8 : تعيين رقم معرف. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 9
الرقم 9 : اثنين من أجهزة الاستشعار. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 10
الرقم 10 : نموذج محاكاة لموتور DC. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 11
الرقم 11 : النظام التنظيمي الحالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 12
الرقم 12 : نموذج محاكاة مزدوجة مغلقة التحكم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 13
الرقم 13 :رونغ > الرسم التخطيطي لرباعي أربعة تشغيل المحرك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 14
الرقم 14 : ح-جسر الدائرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 15
الرقم 15 : سير العمل للاعتراف بالألوان. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 16
الرقم 16 : سير العمل للبحث السريع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 17
الرقم 17 : الرسم التخطيطي Simulink. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 18
الرقم 18 : دقة التعرف على اللون تحت تأثير الضوء المنعكس عند أطوال موجية مختلفة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 19
الرقم 19 : العلاقة بين المسافة ودقة التعرف على لون الكاميرا. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في هذه الورقة، قمنا بتصميم نوع من الروبوت الذكي الذي يمكن أن يبني صورة مستقلة. قمنا بتنفيذ خوارزمية البحث الذكي المقترحة والاعتراف بالحكم الذاتي من خلال دمج عدة برامج مع الأجهزة. في البروتوكول، قدمنا النهج الأساسي لتكوين الأجهزة وتصحيح روبوت ذكي، مما قد يساعد المستخدمين تصميم بنية ميكانيكية مناسبة الروبوت الخاصة بهم. ومع ذلك، أثناء التشغيل الفعلي، من الضروري الاهتمام بالاستقرار في الهيكل ونطاق التشغيل، ودرجة من الحرية واستغلال الفضاء، ضمان أن هذه المعلمات تلبية المتطلبات. بنية ميكانيكية معقول يضمن دقة عالية ومرونة عالية، ومتانة عالية للروبوت. لتصميم الهياكل الميكانيكية المعقدة، يمكن الجمع بين المستخدم البرمجيات مثل آدامز بناء نموذج محاكاة وتطبيق التكنولوجيا النماذج الافتراضية. وهذا قد يسمح لهم باستبعاد الاحتمالات التي لا تفي بالمتطلبات التقنية أو الإمكانيات التي ليست مجدية ميكانيكيا.

مسألة احتمال واحد هو عدم قدرة الروبوت على تحقيق مهامها المطلوبة بدقة. وهذا قد تنبع أساسا من اثنين من الأسباب. الأول هو عدم قدرة أجهزة الاستشعار لتلبية الاحتياجات. على سبيل المثال، كان الروبوت التنظيف في هذه الدراسة أثناء الاختبار الأولى، وغير قادر على دفع العقبات بنجاح خارج منطقة العمل. وهذا يرجع إلى أن المجموعة من جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء على المعدات كان نوعا ما ضيقة، مما يعني أن الروبوت لا يمكن أن تحقق تسارع المطلوبة عند الكشف عن عقبة. يمكن حل هذه المشكلة بزيادة نطاق الكشف عن جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء. لمعالجة هذه القضايا، مستوى إضافي لتصحيح الأخطاء من أجهزة الاستشعار قد تكون ضرورية، استناداً إلى الحالة أو التطبيق. والثاني هو عدم قدرة المحرك المحدد لتلبية متطلبات الأداء. عند اختيار محرك، يجب إعطاء الأولوية للسيارات بمناسبة انطلاق الأداء والاستقرار التشغيلي ومنخفضة الضوضاء داخل الميزانية.

للبدء في تصميم وإنتاج روبوت جديد، يجب تعريف المعلمات لمخطط تكوين يدوي التحكم في سلوك الروبوت، ذلك لأنها قد تتكيف مع مطالب مهمة جديدة. في الوقت نفسه، يجب أن تتبع كافة العمليات الخطوات الواردة في البروتوكول. ميزة تصميم وحدات الروبوت يكمن في أن تقسيم واضح للعمل، مما يسمح لها بأن البلدان المتقدمة النمو عن طريق التعاون بين مختلف المهندسين. تصميم هيكل الجهاز من المهندسين الميكانيكيين والمهندسين الكهربائيين تصميم استراتيجية التحكم في المحركات والمهندسين عناصر تصميم خوارزمية البحث. وهكذا، يمكن تطوير عمل كل وحدة بشكل مستقل لإنجاز مهمة محددة. ونحن نقدم مخطط تصميم أساسي لكل وحدة نمطية، لمساعدة المستخدمين على البحث عن النظام الأمثل لتطبيق معين.

وستوسع مجموعة التطبيقات المحتملة إلى حد كبير نضوج تكنولوجيا روبوت ذكي. فسوف يثبت أن تكون موردا لا يقدر بثمن للأفراد في ميادين تنمية المحيطات، واستكشاف الفضاء، والإنتاج الصناعي والزراعي، والخدمة الاجتماعية، والترفيه، سبيل المثال لا الحصر. هذه التكنولوجيا سوف تحل تدريجيا محل البشر في بيئات عمل خطرة وغير صحية. روبوت ذكي ستواصل تطوير نحو التعاون المتعدد الروبوت، واتجاه ذكي والشبكات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

الكتاب تود أن تعرب عن امتنانها للسيد ياوجيه أنه لمساعدته في إجراء التجارب التي ذكرت في هذه الورقة. وأيد هذا العمل جزئيا "مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية" (رقم 61673117).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
structural parts UPTECMONYH HAR L1-1
structural parts UPTECMONYH HAR L2-1
structural parts UPTECMONYH HAR L3-1
structural parts UPTECMONYH HAR L4-1
structural parts UPTECMONYH HAR L5-1
structural parts UPTECMONYH HAR L5-2
structural parts UPTECMONYH HAR U3A
structural parts UPTECMONYH HAR U3B
structural parts UPTECMONYH HAR U3C
structural parts UPTECMONYH HAR U3F
structural parts UPTECMONYH HAR U3G
structural parts UPTECMONYH HAR U3H
structural parts UPTECMONYH HAR U3J
structural parts UPTECMONYH HAR I3
structural parts UPTECMONYH HAR I5
structural parts UPTECMONYH HAR I7
structural parts UPTECMONYH HAR CGJ
link component UPTECMONYH HAR LM1
link component UPTECMONYH HAR LM2
link component UPTECMONYH HAR LM3
link component UPTECMONYH HAR LM4
link component UPTECMONYH HAR LX1
link component UPTECMONYH HAR LX2
link component UPTECMONYH HAR LX3
link component UPTECMONYH HAR LX4
Steering gear structure component UPTECMONYH HAR KD
Steering gear structure component UPTECMONYH HAR DP
Infrared sensor UPTECMONYH HAR E18-B0 Digital sensor
Infrared Range Finder SHARP GP2D12
Gray level sensor SHARP GP2Y0A02YK0F
proMOTION CDS SHARP CDS 5516 The robot steering gear
motor drive module Risym HG7881
solder wire ELECALL 63A
terminal Bright wire 5264
motor BX motor 60JX
camera Logitech C270
Drilling machine XIN XIANG 16MM Please be careful
Soldering station YIHUA 8786D Be careful to be burn
screwdriver EXPLOIT 043003
Tweezers R`DEER RST-12

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Charalampous, K., Kostavelis, I., Gasteratos, A. Robot navigation in large-scale social maps: An action recognition approach. Expert Syst Appl. 66 (1), 261-273 (2016).
  2. Huang, Y., &Wang, Q. N. Disturbance rejection of Central Pattern Generator based torque-stiffness-controlled dynamic walking. Neurocomputing. 170 (1), 141-151 (2015).
  3. Tepljakov, A., Petlenkov, E., Gonzalez, E., Belikov, J. Digital Realization of Retuning Fractional-Order Controllers for an Existing Closed-Loop Control System. J Circuit Syst Comp. 26 (10), 32-38 (2017).
  4. Siluvaimuthu, C., Chenniyappan, V. A Low-cost Reconfigurable Field-programmable Gate Array Based Three-phase Shunt Active Power Filter for Current Harmonic Elimination and Power Factor Constraints. Electr Pow Compo Sys. 42 (16), 1811-1825 (2014).
  5. Brogardh, T., et al. Present and future robot control development - An industrial perspective. Annu Rev Control. 31 (1), 69-79 (2007).
  6. Wang, E., Huang, S. A Novel DoubleClosed Loops Control of the Three-phase Voltage-sourced PWM Rectifier. Proceedings of the CSEE. 32 (15), 24-30 (2012).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Joice, C. S., Paranjothi, S. R., Kumar, V. J. S. Digital Control Strategy for Four Quadrant Operation of Three Phase BLDC Motor With Load Variations. Ieee T Ind Inform. 9 (2), 974-982 (2013).
  13. Drumheller, Z., et al. Optimal Decision Making Algorithm for Managed Aquifer Recharge and Recovery Operation Using Near Real-Time Data: Benchtop Scale Laboratory Demonstration. Ground Water Monit R. 37 (1), 27-41 (2017).
  14. Wang, X. S., GAO, Y., Cheng, Y. H., Ma, X. P. Knowledge-guided genetic algorithm for path planning of robot. Control Decis. 24 (7), 1043-1049 (2009).

Tags

الهندسة، المسألة 128، روبوت ذكي، التحكم المغلقة-حلقة، محرك التوجيهية، والتكليف باستشعار، موتور "التيار المباشر" (DC)، منظم الحالي نسبة التكامل (PI)، الحركة أربعة-رباعي التحكم، تعديل عرض النبضة (بوم)، المتمتعة بالحكم الذاتي تحديد خوارزمية البحث الذكي
وحدات تصميم وإنتاج روبوت ذكي يستند إلى استراتيجية لمراقبة مغلقة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, L., Zhu, J., Ren, H., Liu,… More

Zhang, L., Zhu, J., Ren, H., Liu, D., Meng, D., Wu, Y., Luo, T. The Modular Design and Production of an Intelligent Robot Based on a Closed-Loop Control Strategy. J. Vis. Exp. (128), e56422, doi:10.3791/56422 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter