著者は、本稿で報告した実験を行うことの彼の援助の氏 Yaojie 彼に感謝の意を表したいです。この作品は中国の国家自然科学基金 (第 61673117) によって部分的に支えられました。

1 です。 マシンの建設 <ol><li>組み立てシャーシの示すように、適切なファスナーを使用して機械部品を保護します。( 図 1) 
	注: ベースボード、モーター、車輪、等で構成され、シャーシはその動きを担当のロボットの主要コンポーネントです。したがって、アセンブリ中にブラケットをまっすぐに保つ</li>。
	<li>錫ワイヤー リードと正と負の両方の電極。プラス電極とマイナス電極に黒リード赤リードの接続モーターの両端にリード 2 線はんだします</li>。
	<li>は、軸スリーブ、モーターと車輪を組み立てます。
	<ol><li>軸スリーブにモーターを接続し、ネジで固定します</li>。
		<li>車輪ハブのセンターにシャフト スリーブを挿入します</li>。
		<li>シャーシの上に完成した構造をインストールします</li>。
	</ol></li> <li>モジュールを駆動するモーターのインストールを可能にするシャーシの中心部に直径 3 mm の 2 つの穴をドリルします。モジュールを駆動するモーターにモーターを接続します</li>。
	<li>1 つドリル穴の左と右の両方のエッジ、シャーシ下部に赤外線センサーのブラケットのインストールから 1 cm</li>。
	<li>シャーシの 2 つの側面の中央に 2 つのファスナーをインストールします 。
	メモ: 赤外線センサーの正常な動作を確保するために接続部分がシャーシに対して垂直を確認します</li>。
	<li>は、センサーのインストールの 2 つの構造コンポーネントのそれぞれを直径 18 mm の穴をドリルします。( 図 2 a)</li>
	<li>はシャーシの下側にモーター ドライブをインストールします。( 図 2 b)シャーシのそれぞれ、それぞれの 4 つの方向を指す 1 つの赤外線センサーをインストールします。( 図 2)</li>
	<li>対称性のステアリング ・ ギヤをインストールします。ステアリング ・ ギヤの操作によって生成された大きなトルクのため、ボルトがしっかりと遮水ジョイントを備え付ける方法でインストールされていることを確認します</li>。
	<li>マシンの中心に 4 つの赤外線センサーをインストールします</li>。
	<li>場所、14.8 V マシンの中央に電源し、バッテリ パックにマイコン ユニット (MCU) を貼る</li>。
	<li>は、マシンの上部に 4 つのレンジ センサーを貼付します。作業テーブルに対する検出精度を保証する 60 ° に、各センサーと地面の間の角度を調整します</li>。
	<li>マシンが作業領域の目標を達成に失敗したときの場合を検出するために使用 2 軸チルト センサーをインストールします</li>。
	<li>では、ドライバーを使用して、マシンの前面にロボット アームを取り付けます。( 図 3)</li>
</ol> 2。ステアリングのエンジンとドライバー モジュールをデバッグ <ol><li>デバッグ ソフトウェア (例えば、ロボットのサーボ Terminal2010) を開くをダブルクリックします。コンピューター デバッグ ボードで、ユニバーサル シリアル バス (USB) ケーブルを変換に接続します。( 図 4)</li>
	<li>ステアリング エンジンを設定 &#39; s ボーレートを 9600 ビット/秒、521 rad/分の速度制限、作業インタ フェースで 9.6 V に 300 ° と電圧制限を角度制限します</li>。
	<li>ロボット ステアリング ギアの動作モードを設定 &#34; ステアリング エンジン モード &#34;</li>。
	<li>には、コント ローラーとステアリング エンジン間の接続として非同期の半二重通信が適用されます。このように、コント ローラーは単一の普遍的な非同期レシーバー/トランスミッタ (UART) インターフェイスから 255 以上のステアリング エンジンを制御できます。( 図 5) 
	注意: 可能性があります、ほとんどのステアリング エンジン単一のワイヤに接続されている 6。あまりにも多くのステアリング エンジンは過熱し、大規模な電圧降下、リセットと異常のデータ通信などの異常な動作の結果につながる ( 図 6)</li> <li>非同期半二重を適用コント ローラーとモータ駆動モジュール間の接続と通信します。( 図 7)</li>
	<li>は、2 つの駆動モジュールと 4 つのステアリング エンジンの ID 番号を設定します。ID3 と ID4 は、将来の更新目的の空白に残っています。( 図 8) 
	注: ID1: 左運転モジュールID2: 右駆動モジュールID5: 左フロント ステアリング エンジン;ID6: 右フロント ステアリング エンジン;ID7: 左リアのステアリング エンジン;ID8: 右後部ステアリング エンジン</li>。
	<li>ステアリング エンジン 1 つずつをカスケードし、カスケードをコント ローラーに接続します</li>。
	<li>は、センサーをそれぞれコント ローラーのインターフェイスに接続します。そのコネクタを冠する三角マーク センサーはグランド (GND) であることに注意してください 。
	注: AD1: 底面; フロント赤外線光電センサーAD2: 右裏面; 赤外線光電センサー裏面; AD3: 背面の赤外線ビーム センサー裏面; AD4: 左赤外線センサーAD5: フロント赤外線距離測定センサー;AD6: 右赤外線距離測定センサーAD7: 背面の赤外線センサーを測定AD8: 左赤外線距離測定センサー;AD9: 左前方落下防止赤外線光電センサー;AD10: 右前方落下防止赤外線光電センサー;AD11: 右背面落下防止赤外線光電センサー;AD12: 左背面落下防止赤外線光電センサー</li>。
</ol> 3。センサーをデバッグ センサーの検出範囲を調整する赤外線センサーの尻尾の <ol><li>回転調整ノブ。ロボットは、作業テーブルの中心に位置し、上の 4 つの赤外線センサーの論理レベルは 1 です。マシンは、作業テーブルの端に移動したとき、対応する側の赤外線センサーの論理レベルは 0 になります。( 図 9 a) 
	メモ: 赤外線センサーのロジック レベルを分析することによって作業テーブルの位置は、ロボットが判断できます。たとえば、左とフロント センサーのロジック レベルが 0 の場合、ロボットが作業テーブルの左上の領域にある必要があります</li>。
	<li>は、校正用の基準値を距離センサーの測定値を比較します。( 図 9 b) 
	注: 距離センサーはアナログ センサーです。距離の変化、センサー、&#39; s 信号強度フィードバックおよび対応する測定値も異なります。ロボットは、その周辺の変化を識別できるように、測定値をデジタル センサーを介してホスト マシンに中継されます</li>。
	<li>は、傾斜角センサーをデバッグします。
	<ol><li>傾斜角センサーを水平に配置し、その測定値を記録します</li>。
		<li>傾斜の 2 つの方向に向けてセンサーと測定値を記録します。測定値の誤差範囲内にある場合、センサーは通常の操作であるとみなすことができる</li>。
	</ol></li></ol> 4。スキームを制御 <ol><li>構築 DC モータ電圧バランス方程式、フラックス リンケージ方程式とトルク バランス方程式に基づく DC モータのシミュレーション モデル。
	<ol><li>を確立する電圧バランス方程式によって与えられる <img alt="Equation 1"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq1.jpg"/> u q は直交軸電圧 u d が直接軸電圧は。R d と R q は、それぞれ直接軸抵抗、直交軸抵抗を示すため。<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"/>、直接軸電流を表す軸電流を直接、直接磁束軸と直交軸フラックス。</li>
		<li>を確立するフラックスによって与えられたリンケージ式 < img、lt ="方程式 6" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq6.jpg"/> 、<img alt="Equation 7"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq7.jpg"/> と <img alt="Equation 8"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq8.jpg"/> 係数を示す自己インダクタンス軸と直交軸自己インダクタンスをそれぞれ直接します。<img alt="Equation 9"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq9.jpg"/> と <img alt="Equation 10"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq10.jpg"/> は相互インダクタンスの係数。<img alt="Equation 11"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq11.jpg"/>、<img alt="Equation 12"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq12.jpg"/> 電磁トルクと負荷トルクを表します</li>。
		<li>を確立するトルク バランス方程式によって計算 <img alt="Equation 13"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq13.jpg"/>.</li>
		DC モータの <li>ビルド シミュレーション モデル。( 図 10)</li>
	</ol></li> <li>DC モーターのダブルの閉ループ制御を適用します。モーターを調節する電流レギュレータへの入力として速度レギュレータの出力を活用 &#39; s トルクと電流します 。
	注: 現在の規制システムの構造の図。( 図 11) 
	PI 電流レギュレータの伝達関数として示されている <img alt="Equation 14"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq14.jpg"/>、<img alt="Equation 15"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq15.jpg"/> の比例係数電流レギュレータ、<img alt="Equation 16"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq16.jpg"/> 電流レギュレータのリード時間定数です。スケール係数で取得することができます <img alt="Equation 17"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq17.jpg"/>、および積分係数 <img alt="Equation 18"src="/files/ftp_upload/56422/56422eq18.jpg"/>。
	<ol><li>DC モータの適用二重閉ループ制御。( 図 12)</li>
	</ol></li> <li>DC モータの 4 象限運動制御を適用します。( 図 13)
	<ol><li>H ブリッジ運転利用回路、オン-オフ金属酸化膜半導体の電界効果トランジスタ (MOSFET) の変調による DC モータの 4 象限動作を達成するために。( 図 14) 
		注: 第 1 四半期および第 4 四半期の電源がオンになっているし、前方の電気状態にモーターや実行状態の第一象限。第 3 四半期および第 4 四半期のオンのときモーターはブレーキの状態、実行状態第 2 象限エネルギーです。Q2 と Q3 のオンのときモーター、逆の電気状態と第 3 象限動作状態です。モータは逆のエネルギー制動状態と第 4 象限動作状態で Q1 と Q2 をオンにした場合</li>。
	</ol></li> <li>パルス幅変調 (PWM) DC モータの速度を調節するを適用します。DC 電圧パルス幅 (デューティ サイクル) DC モーター電源の電圧供給本質的に変わらずに残るとき、オン-オフ電気のスイッチの制御によってモータの電機子に適用される平均値と回転速度入力を変調を調節します。モーターの電機子電圧</li>。
</ol> 5。プログラムを書く <ol><li>USB ダウンロード行を使用して、コント ローラーに KEIL5 によって生成されたバイナリ (BIN) ファイルをインポートします</li>。
	<li>を実行するプログラムを選択します</li>。
</ol> 6。アプリケーション シナリオ <ol><li>工場で貨物を分類する適用色認識。( 図 15)
	<ol><li>光学カメラを使用して画像を収集し、バウンスの二次元配列の数を使用してスキャンした色を確認します</li>。
		<li>機械の腕を持つオブジェクトを持ち上げています</li>。
		<li>カメラ ロボットのモーターを運転して指定された場所へのオブジェクトを転送するためのコマンドを発行します</li>。
	</ol></li> <li>指定された領域をクリアするすぐに検索。( 図 16)
	<ol><li>ロボットの周辺障害物の位置を検知する 4 つの光センサーを使用します</li>。
		<li>機械式ショベルを持ち上げ、指定地域内の障害物をクリアするステアリングのエンジンをコマンドします</li>。
		<li>最も効果的な検索パスを決定するための遺伝的アルゴリズムの使用</li>
	</ol></li> <li>マシン作業領域からの労働者を分離し、労働者の安全を確保するワークベンチからの落下を防ぐために自己認識を使用します。
	<ol><li>ワークベンチと地面を認識 4 上部光学センサー、高度差に基づいて信号を変更します</li>。
		<li>ワークベンチのエッジの場所を特定する変更可能な信号を解析します</li>。
		<li>ワークベンチのエッジを避けるためにマシンをコマンドします</li>。
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Charalampous, K., Kostavelis, I., Gasteratos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robot+navigation+in+large-scale+social+maps:+An+action+recognition+approach.">Robot navigation in large-scale social maps: An action recognition approach.</a> Expert Syst Appl. 66 (1), 261-273 (2016).</li><li>Huang, Y., &amp;Wang, Q. 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著者が明らかに何もありません。

本稿では、自律的に構築することができますインテリジェント ロボットの型を設計されています。ハードウェアといくつかのソフトウェア プログラムの統合によって提案されたインテリジェントな検索アルゴリズムと自律的に認識を実施しました。プロトコルでは、ハードウェアを構成するための基本的なアプローチを導入し、自分のロボットの適切な機械的構造を設計デバッグ知能ロボ?...

ロボットは、力学、電子、制御、コンピューター、センサー、人工知能1,2を含むいくつかの分野の知識を組み合わせる複雑なインテリジェントなマシンです。ますます、ロボットが支援または反復的なまたは危険なタスクを実行するロボットを持っている利点のための工業生産を中心に、職場の人間をも交換します。現在の研究では知能ロボット プロトコルの設計は、閉ループ制御戦略、遺伝的アルゴリズムに基づくパス具体的に基づいています。さらに、機能モジュールは、厳密に分けられた3,4ロボットがアップグレードの強力な能力を持つよう今後の最適化の仕事のための強固な基盤を提供することがありますされています。
ロボットプラット フォームのモジュールの実装は、次の方法主にに基づいて: モータ制御モジュール5,6と遺伝的アルゴリズムに基づくインテリジェントな探査における多次元組み合わせ制御戦略最適化アルゴリズム モジュールで。
モータ制御モジュールの DC モーター、4 象限駆動の二重の閉ループ制御を使用します。二重閉ループ速度制御は、速度レギュレータの出力が電流とモーターのトルクを制御することができます現在のレギュレータの入力として使用されることを意味します。このシステムの利点は、モータのトルク制御できますリアルタイムで指定された速度と実際の速度の違いに基づきます。ときに与えられたと実際の違い速度が比較的大きい、モーターのトルクの増加、急速なのためになる速度変更、可能な限り迅速に指定した値に対するモータ速度を駆動するより高速な速度規制7,8,9します逆に、速度が特定の値に近づくと比較的、それ減らすことができます自動的に特定の値を比較的すぐにはエラー6,を達成するために速度をできるように、スピードの出し過ぎを避けるためにモーターのトルク。10. 相当の時間以来電気の電流ループの定数は比較的小さく、4 象限モーター11,12より迅速に対応できるシステムがときの干渉の影響を抑える外部からの干渉。これは、安定性とシステムの妨害能力を向上させることができます。
MATLAB のシミュレーションの結果に基づいて最高の効率と遺伝的インテリジェントな最適化アルゴリズムを選択します。遺伝的アルゴリズムは、自然淘汰の遺伝学の理論に基づく確率的並列検索アルゴリズムです。それは、初期情報のない状態でグローバルな最適なソリューションを検索するための効率的な方法を構成します。それは連続した選択、交叉、突然変異と他の遺伝的操作によるソリューションの品質が向上、人口として問題のソリューション セットを考えています。知能ロボットによる計画パスに関しての難易度は初期情報の不足、複雑な環境および非線形性の結果として起こる。遺伝的アルゴリズムより良いパス計画大域的最適化機能、強力な適応性と非線形の問題を解決するための堅牢性を有していることからの問題を解決することができます。問題に特定の制限がないです。計算プロセスは簡単です。検索スペース13,14の特別な要件はありません。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>L1-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>L2-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>L3-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>L4-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>L5-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>L5-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>U3A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>U3B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>U3C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>U3F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>U3G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>U3H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>U3J</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>I3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>I5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>I7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>structural parts</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>CGJ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LM1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LM2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LM3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LM4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LX1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LX2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LX3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>link component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>LX4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steering gear structure component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>KD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steering gear structure component</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>DP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared sensor</td>
			<td>UPTECMONYH HAR</td>
			<td>E18-B0</td>
			<td>Digital sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared&#160;Range&#160;Finder</td>
			<td>SHARP</td>
			<td>GP2D12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gray level sensor</td>
			<td>SHARP</td>
			<td>GP2Y0A02YK0F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>proMOTION&#160;CDS</td>
			<td>SHARP</td>
			<td>CDS&#160;5516</td>
			<td>The robot steering gear</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>motor drive module</td>
			<td>Risym</td>
			<td>HG7881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>solder wire</td>
			<td>ELECALL</td>
			<td>63A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>terminal</td>
			<td>Bright wire</td>
			<td>5264</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>motor</td>
			<td>BX motor</td>
			<td>60JX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera</td>
			<td>Logitech</td>
			<td>C270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drilling machine</td>
			<td>XIN XIANG</td>
			<td>16MM</td>
			<td>Please be careful</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soldering station</td>
			<td>YIHUA</td>
			<td>8786D</td>
			<td>Be&#160;careful&#160;to&#160;be&#160;burn</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>screwdriver</td>
			<td>EXPLOIT</td>
			<td>043003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td>R`DEER</td>
			<td>RST-12</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the modular design and production of an intelligent robot based on a closed-loop control strategy

知能ロボットは、周囲の環境を感知し、自分の行動を計画、最終的に彼らの目標を達することができるロボットの新世代の一部です。近年では、日々 の生活や産業とロボットに依存が増加しています。本稿で提案するプロトコルでは、デザインとインテリジェントな検索アルゴリズムと自律的同定機能のハンドリング ロボットの生産をについて説明します。
まず、作業のさまざまなモジュールは、作業プラットフォームの構築と、ロボット ・ マニピュレーターのインストールを完了するため機械的にまとめます。その後、我々 閉ループ制御システムおよびソフトウェアのデバッグの助けを借りて、4 象限モータ制御戦略の設計し同様、ステアリング ・ ギア id (ID)、ボー レートと目的動をロボットになることを確認する他の作業パラメーターを設定パフォーマンスと低消費電力。次に、我々 は、環境情報を正確に取得するマルチ センサー融合を達成するためにセンサーをデバッグします。最後に、特定のアプリケーションのためのロボットの機能の成功を認識することができます関連するアルゴリズムを実装します。
このアプローチの利点は、その信頼性と柔軟性、ユーザーことができますさまざまなハードウェア構築プログラムの開発し、インテリジェント制御戦略を実装するための包括的なデバッガーを利用します。高効率、堅牢性とニーズに基づいてパーソナライズされた要件を設定することができます。

ダブルの閉ループ運動制御プログラムの図で紫が所定の速度信号を表し、黄色は、制御システムの出力の値を表します。図 17は、二重の閉ループ制御システムはオープン ・ ループ システムよりかなり効果的を明確に示します。ダブルの閉ループ システムの出力の実際のオーバー シュートは比較的小さいとシステムの動的性能が優れています?...

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

モジュラー設計のプロトコルを提案する、科学的、技術的な労働者の特別な生産タスクと知能ロボットの設計を支援する知能ロボットの生産の個人的なニーズに基づいて、個別のデザイン。

モジュラー設計と閉ループ制御戦略に基づく知能ロボットの生産

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 ...

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SSVEP-based Experimental Procedure for Brain-Robot Interaction with Humanoid Robots

Brain-Robot Interaction (BRI), which provides an innovative communication pathway between human and a robotic device via brain signals, is prospective in helping the disabled in their daily lives. The overall goal of our method is to establish an SSVEP-based experimental procedure by integrating multiple software programs, such as OpenViBE, Choregraph, and Central software as well as user developed programs written in C++ and MATLAB, to enable the study of brain-robot interaction with humanoid robots.
This is achieved by first placing EEG electrodes on a human subject to measure the brain responses through an EEG data acquisition system. A user interface is used to elicit SSVEP responses and to display video feedback in the closed-loop control experiments. The second step is to record the EEG signals of first-time subjects, to analyze their SSVEP features offline, and to train the classifier for each subject. Next, the Online Signal Processor and the Robot Controller are configured for the online control of a humanoid robot. As the final step, the subject completes three specific closed-loop control experiments within different environments to evaluate the brain-robot interaction performance.
The advantage of this approach is its reliability and flexibility because it is developed by integrating multiple software programs. The results show that using this approach, the subject is capable of interacting with the humanoid robot via brain signals. This allows the mind-controlled humanoid robot to perform typical tasks that are popular in robotic research and are helpful in assisting the disabled.

The overall goal of this method is to establish an SSVEP-based experimental procedure by integrating multiple software programs to enable the study of brain-robot interaction with humanoid robots, which is prospective in assisting the sick and elderly as well as performing unsanitary or dangerous jobs.

ヒューマノイドロボットと脳とロボットのインタラクションのための実験手順をSSVEPベース

Brain-Robot Interaction (BRI), which provides an innovative communication pathway between human and a robotic device via brain signals, is prospective in ...

工学

Morphology Control for Fully Printable Organic&#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting material. However, fullerene derivatives are air-sensitive; therefore, air-stable material is needed as an alternative. In the present study, we propose and describe the properties of Ti-alkoxide as an alternative electron-accepting material to fullerene derivatives to create highly air-stable BHJ solar cells. It is well-known that controlling the morphology in the photoactive layer, which is constructed with fullerene derivatives as the electron acceptor, is important for obtaining a high overall efficiency through the solvent method. The conventional solvent method is useful for high-solubility materials, such as fullerene derivatives. However, for Ti-alkoxides, the conventional solvent method is insufficient, because they only dissolve in specific solvents. Here, we demonstrate a new approach to morphology control that uses the molecular bulkiness of Ti-alkoxides without the conventional solvent method. That is, this method is one approach to obtain highly efficient, air-stable, organic-inorganic bulk-heterojunction solar cells.

Morphology Control for Fully Printable Organic&amp;#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

A method for fully printable, fullerene-free, highly air-stable, bulk-heterojunction solar cells based on Ti alkoxides as the electron acceptor and the electron-donating polymer fabrication is described here. Moreover, a method for controlling the morphology of the photoactive layer through the molecular bulkiness of the Ti-alkoxide units is reported.

チタンアルコキシドおよび半導体ポリマーに基づいて、完全に印刷可能な有機 - 無機バルクヘテロ接合太陽電池用形態制御

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting ...

Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a fixed bed are important phenomena in catalyst technology. The mechanical strength of the catalyst is measured here by its bending strength or flexural strength. This technique is relatively new from the perspective of applying it to commercial catalysts of typical sizes used in the industry. Catalyst breakage by collision against a surface is measured after a fall of the extrudates through the ambient air in a vertical pipe. Quantifying the impact force is done theoretically by applying Newton's second law. Measurement of catalyst breakage due to stress in a fixed bed is done following the standard procedure of the bulk crush strength test. Novel here is the focus on measuring the reduction in the length to diameter ratio of the extrudates as a function of the stress.

Here we present a protocol to measure the modulus of rupture of an extruded catalyst and the breakage of said catalyst extrudates by collision against a surface or by compression in a fixed bed.

破壊係数をに基づいて推定触媒押し出し破損

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a ...

A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate plasma to high speed; they have considerable potential for future space applications with the significant advantages of high specific impulse and thrust density. In this paper, we present a series of protocols for designing and manufacturing a 100 kW class of AF-MPD thruster with water-cooling structures, a 130 V maximum discharge voltage, a 800 A maximum discharge current, and a 0.25 T maximum strength of magnetic field. A hollow tantalum tungsten cathode acts as the only propellant inlet to inhibit the radial discharge, and it is positioned axially at the rear of the anode in order to relieve anode starvation. A cylindrical divergent copper anode is employed to decrease anode power deposition, where the length has been reduced to decrease the wall-plasma connecting area. Experiments utilized a vacuum system that can achieve a working vacuum of 0.01 Pa for a total propellant mass flow rate lower than 40 mg/s and a target thrust stand. The thruster tests were carried out to measure the effects of the working parameters such as propellant flow rates, the discharge current, and the strength of applied magnetic field on the performance and to allow appropriate analysis. The thruster could be operated continuously for significant periods of time with little erosion on the hollow cathode surface. The maximum power of the thruster is 100 kW, and the performance of this water-cooled configuration is comparable with that of thrusters reported in the literature.

The goal of this protocol is to introduce the design of a 100 kW class applied-field magnetoplasmadynamic thruster and relevant experimental methods.

100 KW 級適用フィールド ノズル形状スラスター

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate ...

O-cresol Concentration Online Measurement Based On Near Infrared Spectroscopy Via Partial Least Square Regression

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the prediction of the components in industrial processes. The ability to record spectra for solid and liquid samples without any pretreatment is advantageous and the method is widely used. However, the disadvantages of analyzing high-dimensional near-infrared spectral data include information redundancy and multicollinearity of the spectral data. Thus, we propose to use partial least squares regression method, which has traditionally been used to reduce the data dimensionality and eliminate the collinearity between the original features. We implement the method for predicting the o-cresol concentration during the production of polyphenylene ether. The proposed approach offers the following advantages over component regression prediction methods: 1) partial least squares regression solves the multicollinearity problem of the independent variables and effectively avoids overfitting, which occurs in a regression analysis due to the high correlation between the independent variables; 2) the use of the near-infrared spectra results in high accuracy because it is a non-destructive and non-polluting method to obtain information at microscopic and molecular scales.

The protocol describes a method of predicting o-cresol concentration during the production of polyphenylene ether using near-infrared spectroscopy and partial least squares regression. To describe the process more clearly and completely, an example of predicting the o-cresol concentration during the production of polyphenylene is used to clarify the steps.

部分最小二乗回帰による近赤外分光法に基づくO-クレゾール濃度オンライン測定

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with slopes of up to 84&#176;. The manufacturing method is valid for the fast pneunet bending actuators in general and might, therefore, be interesting for newcomers to the field of actuator manufacturing. The control of the robot is achieved by means of a pneumatic control box that can provide arbitrary pressures and can be built by only using purchased components, a laser cutter, and a soldering iron. For the walking performance of the robot, the pressure-angle calibration plays a crucial role. Therefore, a semi-automated method for the pressure-angle calibration is presented. At high inclines (&#62; 70&#176;), the robot can no longer reliably fix itself to the walking plane. Therefore, the gait pattern is modified to ensure that the feet can be fixed on the walking plane.

This protocol provides a detailed list of steps to be performed for the manufacturing, control and evaluation of the climbing performance of a gecko-inspired soft robot.

ヤモリにインスパイアされたソフトロボットの製造・制御・性能評価

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...

Elaborate Control of Inkjet Printer for Fabrication of Chip-based Supercapacitors

There are tremendous efforts in various fields to apply the inkjet printing method for the fabrication of wearable devices, displays, and energy storage devices. To get high-quality products, however, sophisticated operation skills are required depending on the physical properties of the ink materials. In this regard, optimizing the inkjet printing parameters is as important as developing the physical properties of the ink materials. In this study, optimization of the inkjet printing software parameters is presented for fabricating a supercapacitor. Supercapacitors are attractive energy storage systems because of their high power density, long lifespan, and various applications as power sources. Supercapacitors can be used in the Internet of Things (IoT), smartphones, wearable devices, electrical vehicles (EVs), large energy storage systems, etc. The wide range of applications demands a new method that can fabricate devices in various scales. The inkjet printing method can break through the conventional fixed-size&#160;fabrication method.

This paper provides a technique for manufacturing chip-based supercapacitors using an inkjet printer. Methodologies are described in detail to synthesize inks, adjust software parameters, and analyze the electrochemical results of the manufactured supercapacitor.

チップベースのスーパーキャパシタ製造のためのインクジェットプリンタの精巧な制御

There are tremendous efforts in various fields to apply the inkjet printing method for the fabrication of wearable devices, displays, and energy storage ...

A Modeling and Simulation Method for Preliminary Design of an Electro-Variable Displacement Pump

Electro-hydrostatic actuators (EHAs) have been considerably researched in academia, and their applications in various industrial fields are expanding. The variable-speed EHA has now taken priority over the variable-displacement EHA, but its driving motor and associated electronics encounter issues when applied in high-power applications: low-dynamics, high thermal dissipation, high price, etc. Therefore, a variable-displacement EHA equipped with an electro-variable displacement pump (EVDP) has been considered. The EVDP itself is a mechatronic system that integrates a piston pump, a ball screw, a gearbox, and a permanent magnet synchronous motor (PMSM). Consequently, the EVDP needs to be investigated to ensure its system-level performance when applied in an EHA. In addition to the previous research on the technical parameters of the EVDP, a dedicated design method is necessary for further reducing the cost of using the EVDP and exploring its performance potential. Here, a simulation based EVDP preliminary design method is selected for designing a 37 kW EVDP. Firstly, a previously proposed multidisciplinary model of the EVDP is extended by improving the parameter generation, including the EVDP life, reliability, control models, etc. Secondly, the proposed model is partially verified using a downsized prototype. Thirdly, the EVDP is simulated at a system level, supported by the proposed model. The EVDP performance is evaluated according to the specified design requirements. The temperature, bandwidth and accuracy, reliability and lifetime, etc., are all predicted for the EVDP. The simulation results demonstrate the EVDP's applicability in variable-displacement EHA. The proposed modeling and simulation method can be used to evaluate diverse EVDP performance and respond to general design requirements. The method can also support the resolution of the preliminary design challenges in terms of limited information and robustness. Therefore, the proposed method is appropriate for the realization of the simulation-based EVDP preliminary design method.

A simulation model specifically supporting the preliminary design of an electro-variable displacement pump (EVDP) is developed and partially verified by experiments. The control performance, life, reliability, etc., can all be evaluated using the proposed model, which covers the main performance requirements under the EVDP preliminary design task.

電気可変容量ポンプの予備設計のためのモデリングとシミュレーション手法

Electro-hydrostatic actuators (EHAs) have been considerably researched in academia, and their applications in various industrial fields are expanding. The ...

Data Communication Based on MQTT in a Polymer Extrusion Process

This work aims at building a flexible data communication structure for a polymer processing machine by employing a publisher-subscriber based protocol called Message Queuing Telemetry Transport (MQTT), which is operated over TCP/IP. Even when using conventional equipment, processing data can be measured and recorded by various devices anywhere through an Internet communication. A message-based protocol allows flexible communication that overcomes the shortcomings of the existing server-client protocol. Multiple devices can subscribe to the processing data published by source devices. The proposed method facilitates data communication between multiple publishers and subscribers. This work has implemented a system that publishes data from the equipment and additional sensors to a message broker. The subscribers can monitor and store the process data relayed by the broker. The system has been deployed and run for a film extrusion line to demonstrate the effectiveness.

This work proposes a flexible method for data communication between a film extrusion system and monitoring devices based on a message protocol called Message Queuing Telemetry Transport (MQTT).

ポリマー押出プロセスにおけるMQTTに基づくデータ通信

This work aims at building a flexible data communication structure for a polymer processing machine by employing a publisher-subscriber based protocol ...

Design and Application of a Fault Detection Method Based on Adaptive Filters and Rotational Speed Estimation for an Electro-Hydrostatic Actuator

The electro-hydrostatic actuator (EHA) is a promising actuating apparatus used in flight control systems for more electric aircraft (MEA) due to its high power density and low maintenance. Since the reliability of the system decreases with increasing complexity, fault detection is becoming increasingly important. In this paper, an adaptive filter was designed based on a normalized least mean square (NLMS) algorithm, which could identify the resistance of the motor windings online to detect electrical faults in the EHA. Additionally, based on the analytical relationship between rotational speed and displacement, a rotational speed estimation method was designed. By comparing the actual rotational speed with the estimated one, hydraulic faults could be detected. To verify the efficacy of the aforementioned method, software was applied for the modeling and simulations, which included fault injection and detection. On this basis, an experimental platform was built and then subjected to a series of validation experiments. The results indicate that the fault detection method has the potential to detect electrical and hydraulic faults in an EHA.

In this paper, an adaptive filter based on a normalized least mean square (NLMS) algorithm and a rotational speed estimation method are introduced to detect the electrical and hydraulic faults of the electro-hydrostatic actuator (EHA). The efficacy and feasibility of the aforementioned methods are verified through simulations and experiments.

電気ハイドロスタティックアクチュエータの適応フィルタと回転速度推定に基づく故障検出手法の設計と応用

The electro-hydrostatic actuator (EHA) is a promising actuating apparatus used in flight control systems for more electric aircraft (MEA) due to its high ...