Summary

Modüler tasarımı ve üretimi kapalı döngü denetimi stratejisi üzerinde dayalı bir akıllı robot

Published: October 14, 2017
doi:

Summary

Biz mevcut bir protokol üzerinde modüler tasarım ve üretim bilimsel ve teknik işçi özel üretim görevleri ile akıllı robot tasarım yardımcı olmak için akıllı robotlar kişisel ihtiyaçlarına göre ve tasarım bireyselleştirilmiş.

Abstract

Akıllı robotlar çevresini hissediyorum, kendi eylem planı ve sonunda hedeflerine ulaşmak edebiliyoruz robotlar yeni nesil bir parçasıdır. Son yıllarda, günlük yaşam ve endüstri robotlar üzerine güven artmıştır. Bu raporda önerilen protokol tasarımı ve üretimi bir işleme robot bir akıllı arama algoritması ile bir özerk kimlik işlevi ile açıklar.

İlk olarak, çeşitli çalışma modülleri mekanik inşaat iş platformu ve robotik manipülatör yüklemesini tamamlamak için monte edilir. O zaman, biz tasarım bir kapalı çevrim kontrol sistemi ve yazılım, hata ayıklama yardımı ile bir dört çeyrekli motor kontrol stratejisi yanı sıra direksiyon dişli kimlik (ID), baud hızı ve robot istenen dinamik elde emin olmak için diğer çalışma parametreleri ayarla performans ve düşük enerji tüketimi. Sonra doğru bir şekilde çevresel bilgi elde etmek için çoklu sensör füzyon elde etmek için sensör hata ayıklama. Son olarak, robotun işlevini belirli bir uygulamanın başarısı tanıyabilir ilgili algoritma uygular.

Kullanıcıların çeşitli donanım inşaat programları geliştirmek ve bir akıllı kontrol stratejisi uygulamak için kapsamlı hata ayıklayıcıyı kullanmak bu yaklaşımın avantajı, güvenilirlik ve esneklik, gibidir. Bu yüksek verimlilik ve sağlamlık ile gereksinimlerine göre kişiselleştirilmiş gereksinimleri belirlemek kullanıcılara izin verir.

Introduction

Robotlar bilgi sensörler ve yapay zeka 1,2, mekanik, elektronik, kontrol, bilgisayarlar da dahil olmak üzere çeşitli disiplinleri birleştiren karmaşık, akıllı makineler. Giderek, robotlar yardımcı veya işyeri, sanayi üretimi, yineleyici ya da tehlikeli görevleri gerçekleştirmekte robotlar sahip avantajları nedeniyle özellikle insanlarda bile değiştirme. Çalışmada akıllı robot protokolünde tasarımını bir kapalı döngü denetimi stratejisi, özellikle yol bir genetik algoritma dayalı planlama temel alır. Ayrıca, fonksiyonel modüller robot yükseltmeleri için güçlü bir kapasite var. hangi gelecekteki en iyi duruma getirme iş için sağlam bir temel sağlayabilir kesinlikle bölünmüş3,4, olmuştur.

Robot platformu modüler uygulaması öncelikle aşağıdaki yöntemlerde temel alır: çok boyutlu kombinasyon denetimi stratejisi motor kontrol modülü5,6ve akıllı keşif bir genetik algoritma dayalı optimizasyon algoritması modülünde.

DC motor ve dört çeyrekli motor işlemi Çift Kişilik kapalı çevrim kontrol motor kontrol modülü’nü kullanın. Çift Kişilik kapalı çevrim hız kontrolü anlamına gelir Devir Ayalayıcı çıkış akım ve motor tork kontrol izin geçerli düzenleyici giriş olarak hizmet vermektedir. Bu sistemin motor tork gerçek zamanlı olarak verilen hız ile gerçek hız arasındaki farkı temel alarak denetlenebildiğini avantajdır. Zaman verilen ve gerçek arasındaki farkı hızları nispeten büyük, motor tork artırır ve yönetmelik7, için hızlı kılan hız değişiklikleri mümkün olduğunca hızlı bir şekilde motor hız verilen değere doğru sürmeyi daha hızlı hız 8 , 9. diğer taraftan, hızı nispeten yakın verilen değerdir, otomatik olarak azaltmak aşırı hız, hız verilen değer nispeten hızlı bir şekilde hiçbir hata6ile, ulaşmak izin önlemek için motor tork 10. eşdeğer zamandan beri elektrik geçerli döngü sabitidir nispeten küçük dört çeyrekli motor11,12 yanıt verebilir daha hızlı sistem için söz konusu olduğunda girişim etkisini bastırmak için Dış parazit var. Bu kararlılık ve anti-parazit yetenek sistemi geliştirmek için sağlar.

MATLAB simülasyonda sonuçlarına dayanarak en yüksek verimlilik ile genetik zeki optimizasyon algoritması seçin. Genetik olarak doğal seçilim teorisinin temel bir Stokastik paralel arama algoritması genetik algoritmasıdır. İlk herhangi bir bilgi olmaması durumunda genel en uygun çözüm bulmak için etkili bir yöntem oluşturmaktadır. Böylece sürekli seçimi, crossover, mutasyon ve diğer genetik işlemleri yoluyla çözüm kalitesini artırma bir nüfus olarak sorun çözüm kümesi Saygılar. Akıllı robotlar tarafından planlama yol ile ilgili olarak yetersiz ilk bilgiler sayesinde, karmaşık ortamları ve nonlinearity zorluk ortaya çıkar. Genetik algoritmalar daha iyi çünkü onlar global optimizasyon yeteneği, güçlü uyum ve doğrusal olmayan sorunların çözümünde sağlamlık sahip yol planlama sorunu çözmek edebiliyoruz; Sorun yok belirli kısıtlamalar vardır; hesaplama işlemi basittir; ve özel koşullar için arama alanı 13,14.

Protocol

1. inşaat makine araya gösterildiği, kasa mekanik bileşenleri uygun bağlantı elemanları kullanarak güvenli hale getirme. ( şekil 1) Not: anakart, motor, tekerlekler, vb kapsar, şasi için onun hareket sorumlu robot birincil bileşenidir. Böylece, derleme sırasında dirsek düz tut. Kalay tel kurşun ve pozitif ve negatif elektrotlar. İki tel yol iki ucu bağlanmayı kırmızı kurşun pozitif elektrot ve negatif elektrot siyah adayına motorun…

Representative Results

Çift Kişilik kapalı döngü hareket kontrol programı şemada, mor bir verilen hız sinyal ve sarı denetim sistemi çıktı değerini temsil eder. Şekil 17 açıkça Çift Kişilik kapalı çevrim kontrol sistemi daha bir açık döngü sistemi önemli ölçüde daha etkili olduğunu gösteriyor. Çift Kişilik kapalı çevrim sisteminin çıktının gerçek kaçmak nispeten küçük ve sistemin dinamik performansı daha iyidir. ( Ş…

Discussion

Bu yazıda, bir tür özerk olarak inşa edilebilir akıllı robot dizayn ettik. Biz önerilen akıllı arama algoritması ve özerk tanıma çeşitli yazılım programları donanım ile entegre ederek hayata. İletişim kuralı ‘ kullanıcılar yardımcı olabilir akıllı robot hata ayıklama tasarım kendi robot uygun mekanik yapısını ve donanım yapılandırma temel yaklaşımlar tanıttı. Ancak, fiili çalışma sırasında istikrar yapısı, onun çalışma aralığı, özgürlük derecesi ve alanı kullanımı…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar bu gazetede bildirdi deneyler yapmakta onun yardım için Bay Yaojie he onların şükran ifade etmek istiyorum. Bu eser kısmen Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin tarafından (No. 61673117) destek verdi.

Materials

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

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. , 1351-1356 (2012).
  8. Tian, H. X., Jiang, P. L., Sun, M. S. Double-Loop DCSpeed Regulation System Design Basd On OCC). , 889-890 (2014).
  9. Xu, G. Y., Zhang, M. Double Closed-Loop Feedback Controller Design for Micro Indoor Smart Autonomous Robot). , 474-479 (2011).
  10. Chen, Y. N., Xie, B., Mao, E. R. Electric Tractor Motor Drive Control Based on FPGA. , 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).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video