Name: the modular design and production of an intelligent robot based on a closed-loop control strategy
Uploaded: 2017-10-14T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Modular Design and Production of an Intelligent Robot Based on a Closed-Loop Control Strategy at JoVE.com

Författarna vill uttrycka sin tacksamhet till Mr Yaojie He för hans hjälp i utförandet av de experiment som redovisas i denna uppsats. Detta arbete stöds delvis av den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (nr. 61673117).

1. konstruktion av maskinen <ol><li>montera chassit som illustreras, säkra mekaniska komponenter använda lämpliga fästelement. ( figur 1) 
	Obs: Chassit, som omfattar den bottenplatta, motor, hjul, etc., är den primära komponenten i roboten ansvarar för dess rörelse. Således under monteringen, hålla fästet rakt.</li>
	<li>Tin binda bly och både positiva och negativa elektroderna. Löda två tråd leder till de två ändarna av motorn, ansluta den röda kabeln till...

<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. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disturbance+rejection+of+Central+Pattern+Generator+based+torque-stiffness-controlled+dynamic+walking.">Disturbance rejection of Central Pattern Generator based torque-stiffness-controlled dynamic walking.</a> Neurocomputing. 170 (1), 141-151 (2015).</li><li>Tepljakov, A., Petlenkov, E., Gonzalez, E., Belikov, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Realization+of+Retuning+Fractional-Order+Controllers+for+an+Existing+Closed-Loop+Control+System.">Digital Realization of Retuning Fractional-Order Controllers for an Existing Closed-Loop Control System.</a> J Circuit Syst Comp. 26 (10), 32-38 (2017).</li><li>Siluvaimuthu, C., Chenniyappan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Low-cost+Reconfigurable+Field-programmable+Gate+Array+Based+Three-phase+Shunt+Active+Power+Filter+for+Current+Harmonic+Elimination+and+Power+Factor+Constraints.">A Low-cost Reconfigurable Field-programmable Gate Array Based Three-phase Shunt Active Power Filter for Current Harmonic Elimination and Power Factor Constraints.</a> Electr Pow Compo Sys. 42 (16), 1811-1825 (2014).</li><li>Brogardh, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Present+and+future+robot+control+development+-+An+industrial+perspective.">Present and future robot control development - An industrial perspective.</a> Annu Rev Control. 31 (1), 69-79 (2007).</li><li>Wang, E., Huang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+DoubleClosed+Loops+Control+of+the+Three-phase+Voltage-sourced+PWM+Rectifier.">A Novel DoubleClosed Loops Control of the Three-phase Voltage-sourced PWM Rectifier.</a> Proceedings of the CSEE. 32 (15), 24-30 (2012).</li><li>Li, D. H., Chen, Z. X., Zhai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+Closed-Loop+Controller+Design+of+Brushless+DC+Torque+Motor+Based+on+RBF+Neural+Network.">Double Closed-Loop Controller Design of Brushless DC Torque Motor Based on RBF Neural Network.</a> , 1351-1356 (2012).</li><li>Tian, H. X., Jiang, P. L., Sun, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double-Loop+DCSpeed+Regulation+System+Design+Basd+On+OCC).">Double-Loop DCSpeed Regulation System Design Basd On OCC).</a> , 889-890 (2014).</li><li>Xu, G. Y., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+Closed-Loop+Feedback+Controller+Design+for+Micro+Indoor+Smart+Autonomous+Robot).">Double Closed-Loop Feedback Controller Design for Micro Indoor Smart Autonomous Robot).</a> , 474-479 (2011).</li><li>Chen, Y. N., Xie, B., Mao, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+Tractor+Motor+Drive+Control+Based+on+FPGA.">Electric Tractor Motor Drive Control Based on FPGA.</a> , 271-276 (2016).</li><li>Zhang, J., Zhou, Y. J., Zhao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+on+Four-quadrant+Operation+of+Brushless+DC+Motor+Control+Method.">Study on Four-quadrant Operation of Brushless DC Motor Control Method.</a> Proc. International Conference on Mechatronics, Robotics and Automation. (ICMRA 2013). , 1363-1368 (2013).</li><li>Joice, C. S., Paranjothi, S. R., Kumar, V. J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Control+Strategy+for+Four+Quadrant+Operation+of+Three+Phase+BLDC+Motor+With+Load+Variations.">Digital Control Strategy for Four Quadrant Operation of Three Phase BLDC Motor With Load Variations.</a> Ieee T Ind Inform. 9 (2), 974-982 (2013).</li><li>Drumheller, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+Decision+Making+Algorithm+for+Managed+Aquifer+Recharge+and+Recovery+Operation+Using+Near+Real-Time+Data:+Benchtop+Scale+Laboratory+Demonstration.">Optimal Decision Making Algorithm for Managed Aquifer Recharge and Recovery Operation Using Near Real-Time Data: Benchtop Scale Laboratory Demonstration.</a> Ground Water Monit R. 37 (1), 27-41 (2017).</li><li>Wang, X. S., GAO, Y., Cheng, Y. H., Ma, X. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Knowledge-guided+genetic+algorithm+for+path+planning+of+robot.">Knowledge-guided genetic algorithm for path planning of robot.</a> Control Decis. 24 (7), 1043-1049 (2009).</li></ol>

I detta papper utformade vi en typ av intelligent robot som kan byggas självständigt. Vi genomfört de föreslagna intelligent sökalgoritm och autonoma erkännande genom att integrera flera programvaror med hårdvara. I protokollet, introducerade vi grundläggande metoder för konfigurering av maskinvaran och felsökning intelligenta roboten, som kan hjälpa användare att utforma en lämplig mekanisk struktur av sin egen robot. Under verklig drift är det dock nödvändigt att uppmärksamma stabilitet struktur, dess ...

Robotar är komplexa, intelligenta maskiner som kombinerar kunskaper i flera discipliner, inklusive mekanik, elektronik, kontroll, datorer, sensorer och artificiell intelligens 1,2. Robotar alltmer, hjälpa eller ens ersätta människor på arbetsplatsen, särskilt i industriell produktion, på grund av de fördelar som robotar besitter i utför repetitiva eller farliga uppgifter. Utformningen av protokollet intelligent robot i den aktuella studien bygger på en sluten slinga kontrollstrategi, specifikt sökvägen planering bygger på en genetisk algoritm. Dessutom har de funktionella modulerna varit strikt uppdelat3,4, vilket kan ge en stabil grund för framtida optimering arbete, så att robotarna har en stark kapacitet för uppgraderingar.
Modulära genomförandet av robotic plattformen bygger främst på följande metoder: flerdimensionella kombination kontrollstrategi i motorisk kontroll modul5,6, och intelligent prospektering baserat på en genetisk algoritm i modulen optimering algoritm.
Vi använder dubbla slutna kontroll av DC-motor och fyra kvadranter motordrift i modulen motorstyrning. Dubbelrum slutna varvtalsreglering innebär att produktionen av hastighetsregulatorn serverar som ingång för det nuvarande regulator, gör det möjligt att styra ström och vridmoment på motorn. Fördelen med detta system är att vridmomentet av motorn kan kontrolleras i realtid baserat på skillnaden mellan den angivna och faktiska hastighet. När skillnaden mellan angivna och faktiska hastigheter är relativt stor, motor vridmomentet ökar och hastighet förändringarna snabbare att köra motor hastigheten mot det givna värdet så snabbt som möjligt, vilket gör för snabb hastighet förordning7, 8 , 9. omvänt, när hastigheten ligger relativt nära det givna värdet, kan det minska automatiskt vridmomentet av motorn för att undvika överdriven hastighet, vilket gör att hastigheten uppnå det givna värdet relativt snabbt med inga felmeddelande6, 10. sedan motsvarande tiden konstant av den elektriska aktuella loopen är relativt liten, de fyra kvadranter motor11,12 kan reagera snabbare på dämpa effekten av störningar när systemet är föremål för yttre störningar. Detta gör det möjligt att förbättra stabiliteten och anti-jamming förmåga av systemet.
Vi väljer en genetisk intelligent optimering algoritm med högsta effektivitet baserat på resultaten av en simulering kör i MATLAB. En genetisk algoritm är en stokastisk parallella sökalgoritm utifrån teorin om naturligt urval i genetik. Det utgör en effektiv metod för att hitta den globala optimala lösningen i avsaknad av några inledande information. Det hälsningar angiven lösning av problemet som en befolkning, vilket ökar kvaliteten på lösningen via kontinuerlig markering, crossover, mutation och andra genetiska verksamhet. När det gäller väg planering av intelligenta robotar, uppstår svårighet till följd av otillräcklig inledande information, komplicerade miljöer och olinjäritet. Genetiska algoritmer är bättre på att lösa problemet med banplanering eftersom de besitter global optimering förmåga, stark anpassningsförmåga och robusthet i lösa Olinjära problem; Det finns inga särskilda restriktioner på problemet; beräkningen är enkel; och det finns inga särskilda krav för Sök utrymme 13,14.

<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

Intelligenta robotar är en del av en ny generation av robotar som klarar känna av den omgivande miljön, planera sina egna handlingar och så småningom nå sina mål. Under de senaste åren ökat förlitan på robotar inom både industri och vardagsliv. I protokollet föreslås i denna uppsats beskrivs design och produktion av en hantering robot med en intelligent sökning algoritm och en autonom identifiering funktion.
Först, olika arbets-moduler monteras mekaniskt för att slutföra byggandet av arbetsplattformen och installation av robotic manipulatorn. Sedan vi utforma ett slutna styrsystem och en fyra kvadranter motorstyrning strategi, med hjälp av felsökning av programvara, samt inställd styrväxeln identitet (ID), överföringshastighet och andra arbetande parametrar för att säkerställa att roboten uppnår den önska dynamiskt prestanda och låg energiförbrukning. Nästa, vi felsöka sensorn för att uppnå flera sensor fusion för att exakt få miljöinformation. Slutligen, vi genomföra den relevanta algoritm, som kan erkänna framgången av robotens funktion för en given tillämpning.
Fördelen med denna metod är dess tillförlitlighet och flexibilitet, som användarna kan utveckla en mängd maskinvara byggande program och utnyttja omfattande debugger för att implementera en strategi för intelligenta. Detta tillåter användare att ställa in personliga krav utifrån deras behov med hög effektivitet och tålighet.

I diagrammet av kontrollprogrammet dubbel slutna rörelse, lila representerar en given hastighetssignal och gul representerar värdet av kontroll system utdata. Figur 17 visar tydligt att det dubbla slutna kontrollsystemet är betydligt effektivare än en open-loop systemet. Faktiska överskridandet av produktionen av dubbel slutna systemet är relativt liten och dynamiska prestanda av systemet är bättre. ( Figur 17)
<p cla...

Watch this Scientific Journal Video about The Modular Design and Production of an Intelligent Robot Based on a Closed-Loop Control Strategy at JoVE.com

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

Vi presenterar ett protokoll på modulär design och produktion av intelligenta robotar att hjälpa vetenskapliga och tekniska arbetstagare designa intelligenta robotar med särskilda uppgifter utifrån personliga behov och individualiserad design.

Modulär Design och produktion av en Intelligent Robot baserad på en strategi för slutna

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 ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Mechanical Engineering

Physics

Engineering

Unit 1

Equilibrium of a Rigid Body

Inductance

SCIENTISTS IN ACTION

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

SSVEP-baserade Försöksförfarande för Brain-Robot Interaktion med Humanoid robotar

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

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

Morphology Control for Fully Printable OrganicÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œInorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

Morfologi Control för fullt utskrivbara Organiska-oorganiska Bulk-hetero solceller baserade på en Ti-alkoxid och halvledande polymer

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

Att förutse katalysator Extrudate brott baserat på modulusen av brista

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

En 100 KW klass tillämpas-fältet Magnetoplasmadynamic bogpropeller

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

O-kresol koncentration online mätning baserad på nära infraröd spektroskopi via partiell minst kvadrat regression

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

Tillverkning, kontroll, och prestanda utvärdering av en Gecko-Inspirerad 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 ...

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

Utarbetad kontroll av bläckstråleskrivare för tillverkning av chipbaserade superkondensatorer

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

Data Communication Based on MQTT in a Polymer Extrusion Process

Datakommunikation baserad på MQTT i en polymersträngsprutningsprocess

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

Design och tillämpning av en feldetekteringsmetod baserad på adaptiva filter och rotationshastighetsuppskattning för ett elektrohydrostatiskt ställdon

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

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes for Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing (Video) | JoVE 

Mikrofluidiska kanalbaserade mjuka elektroder och deras tillämpning i kapacitiv tryckavkänning

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most ...