작가 씨 Yaojie 그가이 문서에서 보고 하는 실험을 수행에 그의 원조에 대 한 그들의 감사를 표현 하 고 싶습니다. 이 작품은 국립 자연 과학 재단의 중국 (No. 61673117) 부분에서 지원 되었다.

1. 건설 기계의 <ol><li>어셈블 섀시 같이, 적절 한 패스너를 사용 하 여 기계 요소를 확보. ( 그림 1) 
	참고: 베이스 보드, 모터, 바퀴, 등을 구성, 섀시, 로봇의 모션에 대 한 책임의 기본 구성 요소입니다. 따라서, 어셈블리, 동안 브래킷을 똑바로 유지.</li>
	<li>는 와이어 리드와 긍정적이 고 부정적인 전극 주석. 땜 납 모터, 긍정적인 전극 및 부정적인 전극에 블랙 리드 레드 리드를 연결의 두 끝에 두 개의 와이어 리드.</li>
	<li>조립 샤프트 슬리브, 모터 및 바퀴.
	<ol><li>샤프트 슬리브 모터를 연결 하 고 나사와 보안.</li>
		<li>휠 허브의 센터 샤프트 슬리브 삽입.</li>
		<li>섀시로 완성 된 구조를 설치.</li>
	</ol></li> <li>두 구멍, 섀시 모듈 운전 하는 모터의 설치 수 있도록 중앙에 직경에서 3 m m 드릴. 모듈을 운전 하는 모터에 모터를 연결.</li>
	<li>하나 드릴 구멍 둘 다 왼쪽 및 오른쪽 가장자리에서 섀시 하단에 적외선 센서의 설치에 대 한 1 cm.</li>
	<li>설치 섀시의 두 측면의 중심에 두 패스너. 
	주: 적외선 센서의 정상 작동을 보장 하기 위해, 연결 조각 인지 확인을 섀시에 수직.</li>
	<li>드릴 구멍, 각 센서의 설치에 대 한 두 개의 구조적 구성 요소를 통해 지름 18 m m. ( 그림 2A)</li>
	<li>섀시 밑면에 모터 드라이브를 설치합니다. ( 그림 2B) 섀시의 각각, 각 4 개의 방향에서 가리키는 한 적외선 센서를 설치 합니다. ( 그림 2C)</li>
	<li>대칭에 조 향 기어를 설치합니다. 조 타기의 작동에 의해 생성 된 큰 토크 때문에 볼트 확고 하 고 통하지 공동 제공 하는 방식으로 설치 되어 있는지 확인 하십시오.</li>
	<li>컴퓨터의 센터에 4 개의 적외선 센서 설치.</li>
	<li>장소는 14.8 V 기계, 중앙에 전원 및 배터리 팩을 마이크로컨트롤러 유닛 (MCU)를 부착.</li>
	<li>는 컴퓨터의 위쪽 부분에 4 개의 범위 센서 부착. 작업 테이블 기준으로 탐지 정확도 보장 하기 위해 60 ° 각 센서와 바닥 사이의 각도 조정.</li>
	<li>컴퓨터 작업 영역에서 그것의 목표에 도달 하지 못할 때 경우를 감지 하는 데 사용 되는 듀얼 축 기울기 센서 설치.</li>
	<li>는 컴퓨터의 앞에 로봇 팔을 연결 하는 드라이버를 사용 합니다. ( 그림 3)</li>
</ol> 2. 조 타 엔진 및 드라이버 모듈 디버깅 <ol><li>디버깅 소프트웨어 (예: 로봇 서보 Terminal2010)를 열려면 두 번 클릭 합니다. 컴퓨터 연결 디버그 보드와는 범용 직렬 버스 (USB) 케이블을 변환. ( 그림 4)</li>
	<li>스티어링 엔진 설정 &#39; s 전송 속도를 9600 비트/s, 521 rad/분 속도 제한, 300 °와 전압 9.6 V 작업 인터페이스에 제한에 각도 제한.</li>
	<li>로봇 스티어링 기어에의 작업 모드 설정 &#34; 조 타 엔진 모드. &#34;</li>
	<li>비동기 반이중 통신 컨트롤러와 스티어링 엔진 간의 연결으로 적용 됩니다. 이러한 방법으로, 컨트롤러는 단일 범용 비동기 수신기/송신기 (UART) 인터페이스에서 이상 255 조 타 엔진을 제어할 수 있습니다. ( 그림 5) 
	주의: 있을 수 있습니다, 최대, 단일 와이어에 연결 된 엔진 운영 6. 너무 많은 스티어링 엔진 과열 크고 전압 강하, 재설정 및 비정상적인 데이터 통신, 등 등과 같은 비정상적인 동작으로 이어질 것입니다 ( 그림 6)</li> <li>비동기 반이중 적용 컨트롤러와 모듈을 운전 하는 모터 사이 연결으로 통신 합니다. ( 그림 7)</li>
	<li>2 운전 모듈과 4 개의 조 타 엔진의 ID 번호를 설정합니다. ID3 및 ID4은 비어 미래의 업데이트를 위해 있습니다. ( 그림 8) 
	참고: ID1: 좌 구동 모듈; 번호 2: 우 구동 모듈; ID5: 왼쪽 전방 조 타 엔진; ID6: 오른쪽 전방 조 타 엔진; ID7: 왼쪽-후방 조 타 엔진; ID8: 오른쪽 후방 조 타 엔진.</li>
	<li>컨트롤러에 폭포를 연결 하 고 스티어링 엔진 하나를 계단식.</li>
	<li>그들의 각각 컨트롤러 인터페이스에 센서를 연결합니다. 그것은 누구의 커넥터 곰 삼각형 마크 센서 접지 (GND)는 주목 한다. 
	참고: AD1: 밑면;에 전면 적외선 광 센서 AD2: 오른쪽 아래쪽;에 적외선 광 센서 AD3: 밑면;에 후방 적외선 광 센서 AD4: 왼쪽된 적외선 센서에 아래쪽; AD5: 전면 적외선 거리 측정 센서; AD6: 오른쪽 적외선 거리 측정 센서; AD7: 후방 적외선 측정 센서; AD8: 왼쪽된 적외선 거리 측정 센서; AD9: 왼쪽 전면 반가 적외선 광 센서; AD10: 오른쪽 앞 안티가 적외선 광 센서; AD11: 오른쪽 후면 반대로 적외선 광 센서; AD12: 왼쪽 후면 반대로 적외선 광 센서.</li>
</ol> 3. 센서를 디버깅 센서의 검출 범위를 조정 하려면 적외선 센서의 꼬리에 <ol><li>는 조절 회전 손잡이. 로봇은 작업 테이블의 중앙에 위치는, 최고 4 개의 적외선 센서의 로직 레벨은 1입니다. 기계 작업 테이블의 가장자리를 이동 하면 해당 측면에 적외선 센서의 로직 레벨 0이 될 것입니다. ( 그림 9A) 
	참고: 로봇 적외선 센서의 로직 레벨을 분석 하 여 작업 테이블에서 위치를 확인할 수 있습니다. 예를 들어 왼쪽 및 전면 센서의 로직 레벨 0 인 경우에, 로봇에에서 있어야 작업 테이블의 왼쪽 위 영역.</li>
	<li>교정에 대 한 그들의 초기 계획 값에 거리 센서의 측정된 값을 비교합니다. ( 그림 9B) 
	참고: 거리 센서는 아날로그 센서가입니다. 거리 변화, 센서로 &#39; s 신호 강도 의견과 해당 측정 값이 달라질 수 있습니다. 측정된 된 값은 로봇 주변에 변화를 확인할 수 있도록 디지털 센서를 통해 호스트 컴퓨터에 전달 됩니다.</li>
	<li>는 기울기 각도 센서를 디버깅합니다.
	<ol><li>기울기 각도 센서를 수평으로 놓고 측정된 값 기록.</li>
		<li>두 개의 서로 다른 방향으로 센서를 경사 하 고 측정 된 값을 기록 합니다. 만약 측정된 된 값 범위 내에 있는 오류, 센서 일반 작업에 있는 것으로 간주 될 수 있다.</li>
	</ol></li></ol> 4. 제어 구성표 <ol><li>구조 DC 모터 전압 균형 방정식, 플럭스 연계 방정식 및 토크 균형 방정식에 DC 모터의 시뮬레이션 모델 기반.
	<ol><li>구축 전압 균형 방정식에 의해 주어진 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq1.jpg" /> u d는 직접 축 전압, u q 쿼드 러 처 축 전압입니다. R d와 R q 직접 축 성 및 쿼드 러 처 축 저항을 각각 나타냅니다. <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" /> 직접 축 전류를 나타내는 축 전류를 직접, 직접 축 플럭스와 구적 축 플럭스.</li>
		<li>구축 유출 링크 방정식에 의해 주어진 < img는lt = "방정식 6" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq6.jpg" / > 어디 <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq7.jpg" />와 <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq8.jpg" />는 계수를 나타내는 직접 축 self-inductance 및 쿼드 러 처 축 self-inductance 각각. <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq9.jpg" /> 및 <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq10.jpg" />는 상호 인덕턴스의 계수. <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq11.jpg" />, <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq12.jpg" /> 전자기 토크와 부하 토크를 나타냅니다.</li>
		<li>구축 토크 균형 방정식에 의해 계산 <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq13.jpg" />.</li>
		DC 모터의 <li>빌드 시뮬레이션 모델입니다. ( 그림 10)</li>
	</ol></li> <li>DC 모터의 이중 폐쇄 루프 제어를 적용. 모터 통제를 현재 레 귤 레이 터에 대 한 입력으로 속도 레 귤 레이 터의 출력 활용 &#39; s 토크 및 전류. 
	참고: 현재 규제 시스템의 구조 다이어그램. ( 그림 11) 
	PI 전류 레 귤 레이 터의 전달 함수 표시 됩니다 <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq14.jpg" />, 어디 <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq15.jpg" />의 비례 계수는 현재 레 귤 레이 터 및 <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq16.jpg" />는 현재 레 귤 레이 터의 리드 시간 상수. 그것은 규모 계수에 의해 얻어질 수 있다 <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq17.jpg" />, 정수 계수 및 <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/56422/56422eq18.jpg" />.
	<li>적용 이중 폐쇄 루프 제어 DC 모터의 <ol>. ( 그림 12)</li>
	</ol></li> <li>DC 모터의 4-쿼드런트 모션 컨트롤 적용. ( 그림 13)
	<ol><li>활용 한 H-브리지 구동 회로 온-오프 금속-산화물-반도체 전계효과 트랜지스터 (MOSFET)의 변조 하 여 DC 모터의 4-쿼드런트 모션을 달성 하기 위해. ( 그림 14) 
		참고: 1 분기와 4 분기 설정 되어 하 고 모터는 앞으로 전기 상태와 실행 상태 첫 번째 사분면. 3 분기와 4 분기 설정 되어, 모터 상태와 실행 상태 두 번째 사분면 제동 에너지에서입니다. 2 분기와 3 분기 설정 되어, 모터 역 전기 상태, 세 번째 사분면 모션 상태입니다. 1 분기와 2 분기 설정 되어, 모터는 제동 상태 고 제 4 사분면 모션 상태 역 에너지.</li>
	</ol></li> <li>펄스 폭 변조 (PWM) DC 모터의 속도 조절 하기 위해 적용. DC 전압 펄스 폭 (듀티 사이클) DC 모터 파워의 전압 공급 본질적으로 변경 되지 않습니다 때는 온-오프 전기 스위치의 제어에 의해 모터 뼈대에 적용 된 평균 값과 회전 속도 입력을 따라서 변조 변조 모터의 전기자 전압.</li>
</ol> 5. 프로그램을 작성 <ol><li>USB 다운로드 줄을 사용 하 여 컨트롤러에 KEIL5에 의해 생성 된 이진 (BIN) 파일을 가져올.</li>
	<li>실행 될 프로그램을 선택 합니다.</li>
</ol> 6. 응용 프로그램 시나리오 <ol><li>공장에서 화물을 분류 하 적용 색상 인식. ( 그림 15)
	<ol><li>는 광학 카메라를 사용 하 여 이미지를 수집 하 고 반송 2 차원 배열의 번호를 사용 하 여 스캔 한 컬러를 확인 하.</li>
		<li>기계 팔을 사용 하 여 개체를 들어.</li>
		<li>구동 로봇의 모터는 카메라를 사용 하 여 지정 된 위치에 개체를 전송 하는 명령을.</li>
	</ol></li> <li>지정된 분야를 신속 하 게 검색. ( 그림 16)
	<ol><li>주변 장애물의 위치를 감지 하는 로봇에 4 개의 광 센서를 사용 하 여.</li>
		<li>기계 삽 고 지정 된 지역에서 장애물을 분명히 조 타 엔진 명령.</li>
		<li>가장 효과적인 검색 경로 결정 하는 유전자 알고리즘을 사용 하 여</li>
	</ol></li> <li>컴퓨터 작업 영역에서 노동자를 분리 하 고 작업자 안전 보장에 작업 대에서 떨어지는 것을 방지 하기 위해 사용 하는 자기 인식.
	<ol><li>신호 인식 벤치와 4 위 광 센서, 고도 차이에 따라 수정.</li>
		<li>벤치의 가장자리의 위치를 변경할 수 신호 분석.</li>
		<li>벤치의 가장자리를 피하기 위해 기계를 명령.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
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저자는 공개 없다.

이 문서에서 우리는 자율적으로 건설 될 수 있는 지능형 로봇의 종류 설계 되었습니다. 우리는 제안 된 지능형 검색 알고리즘 및 자치 인식 하드웨어와 여러 소프트웨어 프로그램을 통합 하 여 구현. 프로토콜에서 우리는 하드웨어를 구성 하기 위한 기본 방법을 소개 하 고 그들의 자신의 로봇의 적당 한 기계 구조 설계 디버깅 사용자가 도움이 될 수 있는 지능형 로봇. 그러나, 실제 작업 하는 동?...

로봇은 기계, 전자, 제어, 컴퓨터, 센서와 인공 지능 1,2를 포함 하 여 여러 분야의 지식을 결합 하는 복잡 하 고, 지능형 기계. 점점, 로봇 지원 또는 심지어 로봇가지고 반복 또는 위험한 작업을 수행 하는 장점으로 인해 산업 생산에서 특히 직장에서 인간을 대체 합니다. 현재 연구에서 지능형 로봇 프로토콜의 설계는 폐쇄 루프 제어 전략을 구체적으로 경로 유전 알고리즘에 따라 계획을 기반으로 합니다. 또한, 기능 모듈 엄격 하 게 나누어3,4, 로봇 업그레이드에 대 한 강한 능력을가지고 있도록 미래의 최적화 작업에 대 한 견고한 기초를 제공할 수 있습니다 되었습니다.
로봇 플랫폼의 모듈 구현을 기반으로 주로 다음 방법: 모터 제어 모듈5,6및 유전자 알고리즘 기반 지능형 탐사에서 다차원 조합 제어 전략 최적화 알고리즘 모듈.
우리는 모터 제어 모듈에 DC 모터 및 4-쿼드런트 모터 작업의 이중 폐쇄 루프 제어를 사용합니다. 이중 폐쇄 루프 속도 제어 속도 레 귤 레이 터의 출력 전류와 모터의 토크를 제어할 수 있도록 전류 레 귤 레이 터의 입력으로 역할을 의미 합니다. 이 시스템의 장점은 그 모터의 토크를 제어할 수 있습니다 실시간으로 주어진된 속도 실제 속도 차이에 따라. 때 주어진된와 실제 속도 상대적으로 큰, 모터 토크 증가 하 고 급속 하 게는 속도 변화, 최대한 빨리 주어진된 값으로 모터 속도를 빠르게 속도 규제7, 8 , 9. 반대로 때 속도가 상대적으로 주어진된 값에 가까운, 그것 자동으로 줄일 수 없습니다 오류6, 에 주어진된 값 상대적으로 신속 하 게 달성 하기 위해 속도 수 있도록 과도 한 속도 피하기 위해 모터의 토크 10. 해당 시간 이후 전기 전류 루프의 상수는 상대적으로 작은 4-쿼드런트 모터11,12 수 더 빠르게 응답할 때 시스템에 간섭 영향을 억제 외부 방해입니다. 이 안정성과 시스템의 안티 방해 능력을 향상 시킬 수 있습니다.
우리는 MATLAB에서 실행 하는 시뮬레이션의 결과에 따라 가장 높은 효율으로 유전자 지능형 최적화 알고리즘을 선택 합니다. 유전자 알고리즘은 유전학에 자연 선택의 이론에 따라 확률적 병렬 검색 알고리즘. 그것은 어떤 초기 정보 부재에서 글로벌 최적을 찾는 효율적인 방법을 구성 합니다. 그것은 연속 선택, 교차, 돌연변이 다른 유전자 작업을 통해 솔루션의 품질을 증가 하는 인구로 문제의 솔루션 세트를 감사 합니다. 지능형 로봇에 의해 계획 하는 경로 관해서는 어려움 부족 한 초기 정보, 복잡 한 환경 및 비선형 결과로 발생 합니다. 유전자 알고리즘은 더 나은 경로 계획 글로벌 최적화 능력, 강한 적응성 및 비선형 문제; 해결에 견고성을 소유 하기 때문에 문제를 해결할 수 문제;에 특정 제한은 없습니다. 계산 과정은 간단 하다; 그리고 검색 공간 13,14에 대 한 특별 한 요건은 없습니다.

<table><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&amp;nbsp;Range&amp;nbsp;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&amp;nbsp;CDS</td><td>SHARP</td><td>CDS&amp;nbsp;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&amp;nbsp;careful&amp;nbsp;to&amp;nbsp;be&amp;nbsp;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

지능형 로봇 수 주변 환경 감지, 그들의 자신의 행동을 계획 하 고 결국 그들의 목표를 도달 하는 로봇의 새로운 세대의 일부입니다. 최근 몇 년 동안, 일상 생활 및 산업에서 로봇 따라 증가 했다. 이 문서에 제안 된 프로토콜 설계 및 지능형 검색 알고리즘 및 자치 식별 기능 처리 로봇의 생산에 설명 합니다.
첫째, 다양 한 작업 모듈 작업 플랫폼의 건설 및 로봇 조작 기의 설치를 완료 하려면 기계적으로 조립 됩니다. 다음, 우리는 폐쇄 루프 제어 시스템 및 소프트웨어를 디버깅의 도움으로 4-쿼드런트 모터 제어 전략, 디자인 뿐 아니라 스티어링 기어 id (ID), 전송 속도 및 로봇 원하는 동적 달성 되도록 다른 작업 매개 변수를 설정 성능 및 낮은 에너지 소비입니다. 다음, 우리는 환경 정보를 정확 하 게 취득을 다중 센서 융합을 달성 하기 위해 센서를 디버깅 합니다. 마지막으로, 우리는 성공의 특정된 응용 프로그램에 대 한 로봇의 기능을 인식할 수 있는 관련 알고리즘 구현.
이 방법의 장점은 그것의 신뢰성과 유연성, 사용자가 다양 한 하드웨어 건설 프로그램을 개발 하 고 지능형 제어 전략을 구현 하는 포괄적인 디버거를 활용 수로. 높은 효율과 견고 그들의 요구에 따라 맞춤된 요구 사항을 설정 하는 사용자 수 있습니다.

이중 폐쇄 루프 모션 제어 프로그램의 다이어그램에서 보라색 주어진된 속도 신호를 나타내고 노란색 제어 시스템 출력의 값을 나타냅니다. 그림 17 이중 폐쇄 루프 제어 시스템 오픈 루프 시스템 보다 훨씬 더 효과적 임을 나타냅니다. 실제의 오버 슛 이중 폐쇄 루프 시스템의 출력은 상대적으로 작은 그리고 시스템의 동적 성능을 낫다. ( <strong class=...

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

모듈식 디자인에는 프로토콜 선물이 고 특별 한 생산 작업 지능형 로봇을 디자인 하는 과학 및 기술 노동자를 있도록 지능형 로봇의 생산 개인 필요에 따라 개별 디자인.

모듈형 설계 및 폐쇄 루프 제어 전략에 따라 지능형 로봇의 생산

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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11.5K 조회수.  Chinese Academy of Sciences. 모듈식 디자인에는 프로토콜 선물이 고 특별 한 생산 작업 지능형 로봇을 디자인 하는 과학 및 기술 노동자를 있도록 지능형 로봇의 생산 개인 필요에 따라 개별 디자인.

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An Experimental Platform to Study the Closed-loop Performance of Brain-machine Interfaces

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine interface to assess the robustness of different control-laws applied to a closed-loop image stabilization task. Taking advantage of the well-characterized fly visuomotor pathway we record the electrical activity from an identified, motion-sensitive neuron, H1, to control the yaw rotation of a two-wheeled robot. The robot is equipped with 2 high-speed video cameras providing visual motion input to a fly placed in front of 2 CRT computer monitors. The activity of the H1 neuron indicates the direction and relative speed of the robot's rotation. The neural activity is filtered and fed back into the steering system of the robot by means of proportional and proportional/adaptive control. Our goal is to test and optimize the performance of various control laws under closed-loop conditions for a broader application also in other brain machine interfaces.

We use a closed-loop fly-machine interface to investigate general principles in neuronal control.

뇌 - 기계 인터페이스의 폐쇄 루프 성능을 연구하기 위해 실험 플랫폼

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine ...

연구

신경과학

Designing and Implementing Nervous System Simulations on LEGO Robots

We present a method to use the commercially available LEGO Mindstorms NXT robotics platform to test systems level neuroscience hypotheses. The first step of the method is to develop a nervous system simulation of specific reflexive behaviors of an appropriate model organism; here we use the American Lobster. Exteroceptive reflexes mediated by decussating (crossing) neural connections can explain an animal's taxis towards or away from a stimulus as described by Braitenberg and are particularly well suited for investigation using the NXT platform.1 The nervous system simulation is programmed using LabVIEW software on the LEGO Mindstorms platform. Once the nervous system is tuned properly, behavioral experiments are run on the robot and on the animal under identical environmental conditions. By controlling the sensory milieu experienced by the specimens, differences in behavioral outputs can be observed. These differences may point to specific deficiencies in the nervous system model and serve to inform the iteration of the model for the particular behavior under study. This method allows for the experimental manipulation of electronic nervous systems and serves as a way to explore neuroscience hypotheses specifically regarding the neurophysiological basis of simple innate reflexive behaviors. The LEGO Mindstorms NXT kit provides an affordable and efficient platform on which to test preliminary biomimetic robot control schemes. The approach is also well suited for the high school classroom to serve as the foundation for a hands-on inquiry-based biorobotics curriculum.

An approach to neural network modeling on the LEGO Mindstorms robotics platform is presented. The method provides a simulation tool for invertebrate neuroscience research in both the research lab and the classroom. This technique enables the investigation of biomimetic robot control principles.

LEGO 로봇에 신경 시스템 시뮬레이션을 설계 및 구현

We present a method to use the commercially available LEGO Mindstorms NXT robotics platform to test systems level neuroscience hypotheses. The first step ...

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in unstructured environments. At the same time, new procedures and techniques have been developed to reduce the invasiveness of surgical operations. Minimally Invasive Surgery (MIS) has been successfully employed for abdominal interventions, however standard MIS procedures are mainly based on rigid or semi-rigid tools that limit the dexterity of the clinician. This paper presents a soft and high dexterous manipulator for MIS. The manipulator was inspired by the biological capabilities of the octopus arm, and is designed with a modular approach. Each module presents the same functional characteristics, thus achieving high dexterity and versatility when more modules are integrated. The paper details the design, fabrication process and the materials necessary for the development of a single unit, which is fabricated by casting silicone inside specific molds. The result consists in an elastomeric cylinder including three flexible pneumatic actuators that enable elongation and omni-directional bending of the unit. An external braided sheath improves the motion of the module. In the center of each module a granular jamming-based mechanism varies the stiffness of the structure during the tasks. Tests demonstrate that the module is able to bend up to 120&#176; and to elongate up to 66% of the initial length. The module generates a maximum force of 47 N, and its stiffness can increase up to 36%.

This paper describes the design and fabrication of a soft unit for surgical manipulators. The base module includes three flexible fluidic actuators to achieve omnidirectional bending and elongation, and a granular jamming-based mechanism to enable stiffness control. A complete mechanical characterization is also reported.

디자인과 소프트 모듈 형 로봇의 탄성 장치의 제작 최소 침습 수술

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

생체공학

Robotic Sensing and Stimuli Provision for Guided Plant Growth

Robot systems are actively researched for manipulation of natural plants, typically restricted to agricultural automation activities such as harvest, irrigation, and mechanical weed control. Extending this research, we introduce here a novel methodology to manipulate the directional growth of plants via their natural mechanisms for signaling and hormone distribution. An effective methodology of robotic stimuli provision can open up possibilities for new experimentation with later developmental phases in plants, or for new biotechnology applications such as shaping plants for green walls. Interaction with plants presents several robotic challenges, including short-range sensing of small and variable plant organs, and the controlled actuation of plant responses that are impacted by the environment in addition to the provided stimuli. In order to steer plant growth, we develop a group of immobile robots with sensors to detect the proximity of growing tips, and with diodes to provide light stimuli that actuate phototropism. The robots are tested with the climbing common bean, Phaseolus vulgaris, in experiments having durations up to five weeks in a controlled environment. With robots sequentially emitting blue light-peak emission at wavelength 465 nm-plant growth is successfully steered through successive binary decisions along mechanical supports to reach target positions. Growth patterns are tested in a setup up to 180 cm in height, with plant stems grown up to roughly 250 cm in cumulative length over a period of approximately seven weeks. The robots coordinate themselves and operate fully autonomously. They detect approaching plant tips by infrared proximity sensors and communicate via radio to switch between blue light stimuli and dormant status, as required. Overall, the obtained results support the effectiveness of combining robot and plant experiment methodologies, for the study of potentially complex interactions between natural and engineered autonomous systems.

Distributed robot nodes provide sequences of blue light stimuli to steer the growth trajectories of climbing plants. By activating natural phototropism, the robots guide the plants through binary left-right decisions, growing them into predefined patterns that by contrast are not possible when the robots are dormant.

유도 된 식물 성장을위한 로봇 감지 및 자극 제공

Robot systems are actively researched for manipulation of natural plants, typically restricted to agricultural automation activities such as harvest, ...

공학

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing (CCM) System

The automated tape placement and the automated fiber placement (AFP) machines provide a safer working environment and reduce the labor intensity of workers than the traditional manual fiber placement does. Thus, the production accuracy, repeatability and efficiency of composite manufacturing are significantly improved. However, the current AFP systems can only produce the composite components with large open surface or simple revolution parts, which cannot meet the growing interest in small complex or closed structures from industry.
In this research, by employing a 1-degree of freedom (DoF) rotational stage, a 6-RSS parallel robot, and a 6-DoF serial robot, the dexterity of the AFP system can be significantly improved for manufacturing complex composite parts. The rotational stage mounted on the parallel robot is utilized to hold the mandrel and the serial robot carries the placement head to mimic two human hands that have enough dexterity to lay the fiber to the mandrel with complex contour.
Although the CCM system increases the flexibility of composite manufacturing, it is quite time-consuming or even impossible to generate the feasible off-line path, which ensures uniform lay-up of subsequent fibers considering the constraints like singularities, collisions between the fiber placement head and mandrel, smooth fiber direction change and keeping the fiber placement head along the norm of the part&#39;s surface, etc. Moreover, due to the existing positioning error of the robots, the on-line path correction is needed. Therefore, the on-line pose correction algorithm is proposed to correct the paths of both parallel and serial robots, and to keep the relative path between the two robots unchanged through the visual feedback when the constraint or singularity problems in the off-line path planning occur. The experimental results demonstrate the designed CCM system can fulfill the movement needed for manufacturing a composite structure with Y-shape.

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing CCM System

A collaborative composite manufacturing system is developed for robotic lay-up of composite laminates using the prepreg tape. The proposed system allows the production of composite laminates with high levels of geometrical complexity. The issues in the path planning, coordination of the robots and control are addressed in the proposed method.

협업 복합제조(CCM) 시스템 운영

The automated tape placement and the automated fiber placement (AFP) machines provide a safer working environment and reduce the labor intensity of ...

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.

Gecko에서 영감을 받은 소프트 로봇의 제조, 제어 및 성능 평가

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

Robotic Mirror Therapy System for Functional Recovery of Hemiplegic Arms

Mirror therapy has been performed as effective occupational therapy in a clinical setting for functional recovery of a hemiplegic arm after stroke. It is conducted by eliciting an illusion through use of a mirror as if the hemiplegic arm is moving in real-time while moving the healthy arm. It can facilitate brain neuroplasticity through activation of the sensorimotor cortex. However, conventional mirror therapy has a critical limitation in that the hemiplegic arm is not actually moving. Thus, we developed a real-time 2-axis mirror robot system as a simple add-on module for conventional mirror therapy using a closed feedback mechanism, which enables real-time movement of the hemiplegic arm. We used 3 Attitude and Heading Reference System sensors, 2 brushless DC motors for elbow and wrist joints, and exoskeletal frames. In a feasibility study on 6 healthy subjects, robotic mirror therapy was safe and feasible. We further selected tasks useful for activities of daily living training through feedback from rehabilitation doctors. A chronic stroke patient showed improvement in the Fugl-Meyer assessment scale and elbow flexor spasticity after a 2-week application of the mirror robot system. Robotic mirror therapy may enhance proprioceptive input to the sensory cortex, which is considered to be important in neuroplasticity and functional recovery of hemiplegic arms. The mirror robot system presented herein can be easily developed and utilized effectively to advance occupational therapy.

We developed a real-time mirror robot system for functional recovery of hemiplegic arms using automatic control technology, conducted a clinical study on healthy subjects, and determined tasks through feedback from rehabilitation doctors. This simple mirror robot can be applied effectively to occupational therapy in stroke patients with a hemiplegic arm.

반신 불수 팔의 기능 복구를위한 로봇 미러 치료 시스템

Mirror therapy has been performed as effective occupational therapy in a clinical setting for functional recovery of a hemiplegic arm after stroke. It is ...

Interactive and Visualized Online Experimentation System for Engineering Education and Research

Experimentation is crucial in engineering education. This work explores visualized experiments in online laboratories for teaching and learning and also research. Interactive and visualizing features, including theory-guided algorithm implementation, web-based algorithm design, customizable monitoring interface, and three-dimensional (3-D) virtual test rigs are discussed. To illustrate the features and functionalities of the proposed laboratories, three examples, including the first-order system exploration using a circuit-based system with electrical elements, web-based control algorithm design for virtual and remote experimentation, are provided. Using user-designed control algorithms, not only can simulations be conducted, but real-time experiments can also be conducted once the designed control algorithms have been compiled into executable control algorithms. The proposed online laboratory also provides a customizable monitoring interface, with which users can customize their user interface using provided widgets such as the textbox, chart, 3-D, and camera widget. Teachers can use the system for online demonstration in the classroom, students for after-class experimentation, and researchers to verify control strategies.

This work describes an online experimentation system that provides visualized experiments, including the visualization of theories, concepts, and formulas, visualizing the experimental process with three-dimensional (3-D) virtual test rigs, and visualizing the control and monitoring system using widgets such as charts and cameras.

엔지니어링 교육 및 연구를 위한 대화형 시각화 된 온라인 실험 시스템

Experimentation is crucial in engineering education. This work explores visualized experiments in online laboratories for teaching and learning and also ...

Closed-loop Neuro-robotic Experiments to Test Computational Properties of Neuronal Networks

Information coding in the Central Nervous System (CNS) remains unexplored. There is mounting evidence that, even at a very low level, the representation of a given stimulus might be dependent on context and history. If this is actually the case, bi-directional interactions between the brain (or if need be a reduced model of it) and sensory-motor system can shed a light on how encoding and decoding of information is performed. Here an experimental system is introduced and described in which the activity of a neuronal element (i.e., a network of neurons extracted from embryonic mammalian hippocampi) is given context and used to control the movement of an artificial agent, while environmental information is fed back to the culture as a sequence of electrical stimuli. This architecture allows a quick selection of diverse encoding, decoding, and learning algorithms to test different hypotheses on the computational properties of neuronal networks.

In this paper, an experimental framework to perform closed-loop experiments is presented, in which information processing (i.e., coding and decoding) and learning of neuronal assemblies are studied during the continuous interaction with a robotic body.

폐쇄 루프 신경 로봇 실험은 신경 네트워크의 전산 등록을 테스트하는

Information coding in the Central Nervous System (CNS) remains unexplored. There is mounting evidence that, even at a very low level, the representation ...

Insect-controlled Robot: A Mobile Robot Platform to Evaluate the Odor-tracking Capability of an Insect

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor sources is an essential task for organism survival. Insects are well-studied organisms with regard to odor tracking, and their behavioral strategies have been applied to mobile robots for evaluation. This "bottom-up" approach is a fundamental way to develop biomimetic robots; however, the biological analyses and the modeling of behavioral mechanisms are still ongoing. Therefore, it is still unknown how such a biological system actually works as the controller of a robotic platform. To answer this question, we have developed an insect-controlled robot in which a male adult silkmoth (Bombyx mori) drives a robot car in response to odor stimuli; this can be regarded as a prototype of a future insect-mimetic robot. In the cockpit of the robot, a tethered silkmoth walked on an air-supported ball and an optical sensor measured the ball rotations. These rotations were translated into the movement of the two-wheeled robot. The advantage of this "hybrid" approach is that experimenters can manipulate any parameter of the robot, which enables the evaluation of the odor-tracking capability of insects and provides useful suggestions for robotic odor-tracking. Furthermore, these manipulations are non-invasive ways to alter the sensory-motor relationship of a pilot insect and will be a useful technique for understanding adaptive behaviors.

The capability to localize an odor source is necessary for insect survival and is expected to be applicable to artificial odor-tracking. The insect-controlled robot is driven by an actual silkmoth and enables us to evaluate the odor-tracking capability of insects through a robotic platform.

곤충 제어 로봇 : 이동 로봇 플랫폼은 곤충의 냄새 추적 능력을 평가하는

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor ...