Design of control systems for a robot for cleaning public spaces
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS2023v120i4a8Keywords:
A robot designed for cleaning surfaces, The AVR Mega8535 microcontroller, control system, modular designAbstract
The aim of this article is to examine the control mechanism for a cleaning robot employed in public areas, focusing on the development of a controller for the cleaning robot. The motor control system block diagram for the surface cleaning robot is created based on the principle of Pulse-Width Modulation (PWM) for speed control. Each module’s functions in the control system are separated and elaborated. The article presents a proposal for software and hardware design, adopting a thinking model based on the AVR microprocessor. By using RS485 and PC communication, following an agreed protocol, the control system facilitates the robot’s forward and backward movements, rotation, and operation with a DC or stepper motor. Consequently, it enables the surface cleaning robot to perform its work more effectively.
References
[1] Маске, К.Р., Ашрафиуон, Х., Хаас, Г., Макклоски, Р. Флинн, Т. "Идентификация ориентированной на управление нелинейной динамической модели USV". Американская конференция по управлению, 11-132008, июня, страница(и): 562- 567.
[2] Fill Youb Lee, Bong Huan Jun, Pan Mook Lee, Kihun Kim. "Реализация и испытание беспилотного летательного аппарата ISiMI100 для члена флота беспилотных летательных аппаратов". Proc. Oceans, 2008, 15-18 Sept, Page(s): 1-6.
[3] Беллингем, Дж.Г. Новые океанографические применения автономных подводных аппаратов.Кембридж. MA.MTS Journal, 31(3).
[4] Jianhua Wang, Wei Gu, Jianxin Zhu, Jubiao Zhang. "Беспилотный надводный аппарат для многоцелевого применения". Proc. International2009 Conference on Electronic Computer Technology, 20-22 Feb, Shanghai, P. R. China, Page(s): 358-361.
[5] Caccia M., Bibuli M., Bono R., Bruzzone G. "USV с алюминиевым корпусом для мониторинга прибрежных вод и морского дна". Proc. OCEANS 2009-EUROPE, 11-14 мая, Бремен Германия, Страница(ы): 1-5.
[6] Jianhua Wang, Wei Gu, Jianxin Zhu, Jubiao Zhang. "Беспилотный надводный аппарат для многоцелевого применения". Proc. International2009 Conference on Electronic Computer Technology, 20-22 Feb, Shanghai, P. R. China, Page(s): 358-361.
[7] Мэнли, Дж. "Беспилотные надводные аппараты, 15 лет развития", Proc. Oceans 2008 MTS/IEEE Quebec Conference and Exhibition (Ocean'08), Sept. 2008.
[8] Caccia, M., Bono, R. Bruzzone, G., Veruggio, G. "Беспилотные подводные аппараты для научных приложений и исследований в области робототехники: проект ROMEO". Журнал Общества морских технологий, 24200,(2), страница(и): 3-17.
[9] Альмейда, К. и др.". Разработки по обнаружению столкновений на основе радара на USV ROAZ II". Proc. OCEANS 2009-EUROPE, 11-14 мая, Бремен, Германия, Страница(и): 1-6.
[10] Zhai Yu-yi, Ma Jin-ming, Yao Zhi-liang, Gong Zhen- bang. "Дизайн системы подъема и опускания субминиатюрного адлиторального робота", Оптика и точное машиностроение. 2004, 12(3), страница(и): 299-302.
[11] Zhai Yuyi, Tang Haibin, Ma Jinming, Chen Weihua. "Дизайн улучшения структуры для субмалых подводных аппаратов". Электромеханическая интеграция, ，122006(2)：-．2224
[12] Lee, Wonseok, Bang, Young-Bong, Lee, Kyung- Min, Shin, Bu-Hyun, Paik, Jamie Kyujin, Kim, In-Su. "Метод обучения движению для сложных звеньев робота с использованием тока двигателя". Международный журнал по управлению, автоматизации и системам, 82010,(5), стр: Таблица 4.
[13] Описание движения транспортного средства для сценария 2. ATmega8535(L) Руководство пользователя[Z]. Rev.2502B-09/02.
[14] Ли Линь, Ву Цзянь Синь. "Проектирование высокоточной системы отслеживания углового положения для шагового двигателя". Электропривод, 42003,:25-27.
[15] Zhang, Lixiao, Luo, Delin, Su, Longjiang, Cao, Da, Luo, Zhifeng. "Разработка плавного пуска двигателя постоянного тока на основе микроконтроллера AVR". Прикладная механика и материалы, 2011, 55-57, страница(и): 382-387,
[16] Ву Гунсин, Сунь Ханьбин, Цзоу Цзинь, Ван Лэй. "Базовая стратегия управления движением для USV с водометным движителем". Proc. ICMA International2009 Conference on Mechatronics and Automation, 9-12 Aug, Changchun, China, Page(s): 611-616.
[17] Сингх, П. и др. "Нечеткое логическое моделирование гибридной энергосистемы беспилотного надводного аппарата (USV)". Proc. the 13th International Conference on Intelligent Systems Application to Power Systems, Page2005,(s):1-7.
[18] Бланк, Дж., Бишоп, Б.Е. "Моделирование на месте высокоскоростного автономного надводного судна", Proc. 40-й Юго-восточный симпозиум по теории систем (SSST 2008), Мар. 2008.
[19] Qiao Wei Yuan, Qiang Chen, Sawaya, K. "MUSIC- based DOA finding and polarization estimation using USV with polarization sensitive array antenna". Radio and Wireless Symposium, IEEE2006.17-19 Jan. 2006, Page(s):339-342.
[20] Azamat Yeshmukhametov, Ainur Baratova, Ainur Salemkhan, Zholdas Buribayev, Kassymbek Ozhikenov, Yedilkhan Amirgaliyev. Design and modeling of self-sustainable bathroom floor cleaning robot system. 2021 The 21st International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS 2021) Ramada Plaza Hotel, Jeju, Korea, Oct. 12~15, 2021
[21] Youngkak Ma, seungwoo Kim, Dongik Oh and Youngwan Cho, "A study on the development of home mess- cleanup robot McBot", IEEE/ASME international conference on advanced mechatronics, July 2-5, 2008, Xian, China.
[22] Yunbo Hong, Rongchuan Sun, Rui Lin, Shumei Yu and Lining Sun "Mopping module design and experiments of a multifunction floor cleaning robot", Proceeding of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, June 29 to July 4, 2014, Shenyang, China.
[23] Zheng Zhao, Weihai Chen, Chen C.Y. Peter and Xingming Wu "A novel navigation system for indoor cleaning robot", IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), Dec. 3 to Dec. 7, 2016, Qingdao, China.
[2] Fill Youb Lee, Bong Huan Jun, Pan Mook Lee, Kihun Kim. "Реализация и испытание беспилотного летательного аппарата ISiMI100 для члена флота беспилотных летательных аппаратов". Proc. Oceans, 2008, 15-18 Sept, Page(s): 1-6.
[3] Беллингем, Дж.Г. Новые океанографические применения автономных подводных аппаратов.Кембридж. MA.MTS Journal, 31(3).
[4] Jianhua Wang, Wei Gu, Jianxin Zhu, Jubiao Zhang. "Беспилотный надводный аппарат для многоцелевого применения". Proc. International2009 Conference on Electronic Computer Technology, 20-22 Feb, Shanghai, P. R. China, Page(s): 358-361.
[5] Caccia M., Bibuli M., Bono R., Bruzzone G. "USV с алюминиевым корпусом для мониторинга прибрежных вод и морского дна". Proc. OCEANS 2009-EUROPE, 11-14 мая, Бремен Германия, Страница(ы): 1-5.
[6] Jianhua Wang, Wei Gu, Jianxin Zhu, Jubiao Zhang. "Беспилотный надводный аппарат для многоцелевого применения". Proc. International2009 Conference on Electronic Computer Technology, 20-22 Feb, Shanghai, P. R. China, Page(s): 358-361.
[7] Мэнли, Дж. "Беспилотные надводные аппараты, 15 лет развития", Proc. Oceans 2008 MTS/IEEE Quebec Conference and Exhibition (Ocean'08), Sept. 2008.
[8] Caccia, M., Bono, R. Bruzzone, G., Veruggio, G. "Беспилотные подводные аппараты для научных приложений и исследований в области робототехники: проект ROMEO". Журнал Общества морских технологий, 24200,(2), страница(и): 3-17.
[9] Альмейда, К. и др.". Разработки по обнаружению столкновений на основе радара на USV ROAZ II". Proc. OCEANS 2009-EUROPE, 11-14 мая, Бремен, Германия, Страница(и): 1-6.
[10] Zhai Yu-yi, Ma Jin-ming, Yao Zhi-liang, Gong Zhen- bang. "Дизайн системы подъема и опускания субминиатюрного адлиторального робота", Оптика и точное машиностроение. 2004, 12(3), страница(и): 299-302.
[11] Zhai Yuyi, Tang Haibin, Ma Jinming, Chen Weihua. "Дизайн улучшения структуры для субмалых подводных аппаратов". Электромеханическая интеграция, ，122006(2)：-．2224
[12] Lee, Wonseok, Bang, Young-Bong, Lee, Kyung- Min, Shin, Bu-Hyun, Paik, Jamie Kyujin, Kim, In-Su. "Метод обучения движению для сложных звеньев робота с использованием тока двигателя". Международный журнал по управлению, автоматизации и системам, 82010,(5), стр: Таблица 4.
[13] Описание движения транспортного средства для сценария 2. ATmega8535(L) Руководство пользователя[Z]. Rev.2502B-09/02.
[14] Ли Линь, Ву Цзянь Синь. "Проектирование высокоточной системы отслеживания углового положения для шагового двигателя". Электропривод, 42003,:25-27.
[15] Zhang, Lixiao, Luo, Delin, Su, Longjiang, Cao, Da, Luo, Zhifeng. "Разработка плавного пуска двигателя постоянного тока на основе микроконтроллера AVR". Прикладная механика и материалы, 2011, 55-57, страница(и): 382-387,
[16] Ву Гунсин, Сунь Ханьбин, Цзоу Цзинь, Ван Лэй. "Базовая стратегия управления движением для USV с водометным движителем". Proc. ICMA International2009 Conference on Mechatronics and Automation, 9-12 Aug, Changchun, China, Page(s): 611-616.
[17] Сингх, П. и др. "Нечеткое логическое моделирование гибридной энергосистемы беспилотного надводного аппарата (USV)". Proc. the 13th International Conference on Intelligent Systems Application to Power Systems, Page2005,(s):1-7.
[18] Бланк, Дж., Бишоп, Б.Е. "Моделирование на месте высокоскоростного автономного надводного судна", Proc. 40-й Юго-восточный симпозиум по теории систем (SSST 2008), Мар. 2008.
[19] Qiao Wei Yuan, Qiang Chen, Sawaya, K. "MUSIC- based DOA finding and polarization estimation using USV with polarization sensitive array antenna". Radio and Wireless Symposium, IEEE2006.17-19 Jan. 2006, Page(s):339-342.
[20] Azamat Yeshmukhametov, Ainur Baratova, Ainur Salemkhan, Zholdas Buribayev, Kassymbek Ozhikenov, Yedilkhan Amirgaliyev. Design and modeling of self-sustainable bathroom floor cleaning robot system. 2021 The 21st International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS 2021) Ramada Plaza Hotel, Jeju, Korea, Oct. 12~15, 2021
[21] Youngkak Ma, seungwoo Kim, Dongik Oh and Youngwan Cho, "A study on the development of home mess- cleanup robot McBot", IEEE/ASME international conference on advanced mechatronics, July 2-5, 2008, Xian, China.
[22] Yunbo Hong, Rongchuan Sun, Rui Lin, Shumei Yu and Lining Sun "Mopping module design and experiments of a multifunction floor cleaning robot", Proceeding of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, June 29 to July 4, 2014, Shenyang, China.
[23] Zheng Zhao, Weihai Chen, Chen C.Y. Peter and Xingming Wu "A novel navigation system for indoor cleaning robot", IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), Dec. 3 to Dec. 7, 2016, Qingdao, China.
Downloads
How to Cite
Zhumadillayev, M., Baktybayev, M., Baratova, . A., Mussulmanbekova, A., & Adilkhan, A. (2023). Design of control systems for a robot for cleaning public spaces. Journal of Mathematics, Mechanics and Computer Science, 120(4), 82–91. https://doi.org/10.26577/JMMCS2023v120i4a8
Issue
Section
Mechanics
