Розробка системи керування мобільним роботом LEGO Mindstorms EV3 на основі елементів MATLAB/Simulink

Autor: Dong, Chengjian, Wang, Kai, Chen, Zhicong
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Vol. 1 No. 2(69) (2023): Information and control systems
Technology audit and production reserves; Том 1 № 2(69) (2023): Інформаційно-керуючі системи
ISSN: 2664-9969
2706-5448
Popis: The Mindstorms EV3 robot, developed by LEGO, is one of the popular robots that has been widely used in various fields. Unlike previous versions of mobile LEGO robots, EV3 allows the development of real-time applications for teaching a variety of subjects, as well as for conducting research experiments. The object of research in this case is the Mindstorms EV3 robot connected to MATLAB/Simulink. The design consists of a controller, one color sensor, two servo motors and one support wheel. Each servo motor is built on a DC collector motor with a matching gearbox and has the ability to measure the number of revolutions corresponding. A digital sensor with a sampling frequency of 1 kHz is used as a color sensor, which can determine the color or brightness of light. Despite its popularity, the EV3 robot control system in interaction with the MATLAB/Simulink programming environment is a rather complex solution and therefore requires further research. The scientific part of the research focuses on discovering the regularities of the Mindstorms EV3 control system, developing a control system model, and exploring the potential of MATLAB/Simulink to expand the robot's capabilities. An analysis of the main elements of the control system, such as sensors and servos, was carried out. The graphs of the dependences of the characteristics of the servo drives were built and the efficiency of the robot movement was checked depending on the parameters set in the program. The result of the development of the mobile robot control system was the adjustment of the mobile robot movement regulators along a given trajectory in the form of a drawn line, which allowed estimating the maximum permissible speed of the robot movement. The presented research and development of a control system based on MATLAB/Simulink elements allows using the proposed method to control a mobile robot with high precision, analyze and verify the robot's electromechanical parameters in real time. This control system has a high potential and can practically be integrated into industrial objects of mobile robotics, provided types the sensors and executive mechanisms of the mobile robot match.
Робот Mindstorms EV3, розроблений LEGO, є одним із популярних роботів, який широко використовується в різних сферах. На відміну від попередніх версій мобільних роботів LEGO, EV3 дозволяє розробляти програми в режимі реального часу для викладання різноманітних предметів, а також для проведення дослідницьких експериментів. Об’єктом дослідження в цьому випадку є робот Mindstorms EV3, підключений до MATLAB/Simulink. Конструкція складається з контролера, одного датчика кольору, двох серводвигунів і одного опорного колеса. Кожен серводвигун побудований на колекторному двигуні постійного струму з відповідним редуктором і має можливість вимірювати відповідну кількість обертів. Як датчик кольору використовується цифровий датчик з частотою дискретизації 1кГц, який може визначати колір або яскравість світла. Незважаючи на свою популярність, система керування роботом EV3 у взаємодії із середовищем програмування MATLAB/Simulink є досить складним рішенням і тому потребує подальших досліджень. Наукова частина дослідження зосереджена на виявленні закономірностей системи керування Mindstorms EV3, розробці моделі системи керування та вивченні потенціалу MATLAB/Simulink для розширення можливостей робота. Проведено аналіз основних елементів системи керування, таких як датчики та сервоприводи. Побудовано графіки залежностей характеристик сервоприводів та перевірено ефективність руху робота залежно від параметрів, заданих у програмі. Результатом розробки системи керування мобільним роботом стало налаштування регуляторів руху мобільного робота по заданій траєкторії у вигляді накресленої лінії, що дозволило оцінити максимально допустиму швидкість руху робота. Представлене дослідження та розробка системи керування на основі елементів MATLAB/Simulink дозволяє за допомогою запропонованого методу з високою точністю керувати мобільним роботом, аналізувати та перевіряти електромеханічні параметри робота в режимі реального часу. Ця система управління має високий потенціал і практично може бути інтегрована в промислові об'єкти мобільної робототехніки за умови відповідності типів датчиків і виконавчих механізмів мобільного робота.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: