تحكم تكيفي بالسرعة للروبوتات المتتبعة للخط
العنوان الرسمي للبراءة
تحكم تكيفي في سرعة الروبوتات المتتبعة للخط وطريقته
العنوان الإنجليزي: Adaptive speed control for line-following robots and method thereof
الاختراع
الاختراع
المشكلة
لا ترى الروبوتات المتتبعة للخط والمعتمدة على الأشعة تحت الحمراء إلا جزءاً قليلاً من المسار أمامها، ولذلك قد يسبب الضجيج والمنعطفات الحادة والتقاطعات وتغير الإضاءة والسرعة العالية تصحيحاً متأخراً أو انحرافاً عن المسار.
أهميتها
يمكن لتوقع هندسة الخط قبل الوصول إلى المنعطف أن يدعم حركة أكثر سلاسة وتحكماً في أنظمة روبوتات التجميع والمستودعات والزراعة والتعليم.
النهج
يجمع الروبوت كاميرا أمامية ومصفوفة حساسات أشعة تحت حمراء، ويتوقع نوع الخط بشبكة عصبية، ويحسب سرعة أساس، ويستخدم إشارات PWM مولدة بتحكم PID لضبط المحركين الأيسر والأيمن.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة فرق أتمتة المصانع، ومصنّعي الروبوتات المتنقلة، ومشغلي المستودعات، ومجموعات الروبوتات الزراعية، والمعلمين، وباحثي التحكم المضمن.
القيمة المحتملة
يجمع التصميم رؤية أمامية وتحديد موضع قريب بحساسات الأشعة تحت الحمراء وتصنيف الخط عصبياً وتصحيح السرعة بـ PID ونظام دفع مدمجاً بأربع عجلات وتروس في متحكم واحد.
الخلفية
الخلفية
تستخدم الروبوتات التقليدية المتتبعة للخط غالباً حساسات أشعة تحت حمراء موجهة إلى الأسفل لا تكشف إلا الخط تحت الروبوت مباشرة. وتحد هذه الرؤية الضيقة من الإنذار المبكر بالمنحنيات والتقاطعات، وقد يزعزع ضجيج الحساس التوجيه عند السرعات الأعلى. توفر أنظمة الكاميرا رؤية أمامية لكنها قد تزيد عبء المعالجة أو الاعتماد على الإضاءة أو الحاجة إلى عتاد حوسبي كبير. تجمع البراءة نمطي الاستشعار: تصنف الصور نوع الخط القادم وتحدد سرعة أساس، بينما تقدر مصفوفة الأشعة تحت الحمراء الموضع الحالي ويصحح متحكم PID سرعة المحركات عبر PWM.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
تزود كاميرا أمامية صور الخط لمجموعة تدريب معالجة تكيفياً ولشبكة عصبية تتوقع نوع الخط. وتقدر مصفوفة مقوسة من مفاتيح انعكاس الأشعة تحت الحمراء موضع الأساس. يحسب المتحكم سرعة الأساس من نوع الخط، وقد يراعي أيضاً احتكاك السطح والميل. وتحول خوارزمية PID السرعة وخطأ الموضع إلى إشارتَي PWM منفصلتين للمحركين الأيسر والأيمن. ويقود كل محرك عجلتين عبر تروس متعرجة متحدة المستوى، ويمكن للنظام كشف خط النهاية والتوقف. كما تُطالب البراءة بمدخل للمشغل وشاشة حالة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- استخدام محتمل في روبوتات نقل المواد على خطوط التجميع.
- استخدام محتمل في منصات متنقلة موجهة بخطوط داخل المستودعات.
- استخدام محتمل في روبوتات الزراعة أو تنقل الفعاليات على مسارات محددة.
- استخدام محتمل في تعليم الروبوتات وأبحاث التحكم التكيفي.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يستخدم الرؤية الأمامية لتوقع نوع الخط قبل وصول مصفوفة الأشعة تحت الحمراء إليه.
- يجمع التصنيف العصبي مع حلقة تحكم PID تقليدية.
- يوفر ضبط PWM مستقلاً لسرعتي المحركين الأيسر والأيمن.
- يتضمن التوقف عند خط النهاية ومدخل المشغل وعرض معلومات الحالة.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
منشور براءة اختراع يصف بنية روبوت وسير عمل للتحكم؛ لم يثبت أداء نموذج أولي مستقل أو النشر التشغيلي أو التحقق من السلامة أو التسويق التجاري.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يدعم النظام الترخيص أو النمذجة الأولية مع مطوري الروبوتات المتنقلة وأتمتة المصانع. وينبغي للتحقق مقارنة السرعة ونجاح المنعطفات واستعادة الخط وتغير الإضاءة واحتكاك السطح والميل والحمولة وزمن الكاميرا وتعميم النموذج وثبات المتحكم ومسافة التوقف وسلامة العوائق والتآكل الميكانيكي وعمر البطارية والامتثال لمتطلبات الروبوتات الصناعية المتنقلة.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- G05D1/65أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G05D1/646أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G05D101/15أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- G05D1/646أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G05D1/244أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G06V20/56التعرف على الصور أو الفيديو أو فهمها
- G05D1/65أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G06V10/82التعرف على الصور أو الفيديو أو فهمها
- G05D2111/14أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G05D2107/70أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G05D2109/10أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
- G05D2101/15أنظمة التحكم في المتغيرات غير الكهربائية أو تنظيمها
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولعبد القادر جيلاني سوداغار
- مخترعسافكات شهريار سوابنيل
- مخترعسانديب كومر ساركر
- مخترعأربون بوس ديبيا
- مخترعم. د. تنوير إسلام
- مخترعم. د. أبو طلحة روني
- مخترعهتون أ. السقري
- مخترعخان محمد
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- روبوت متتبع للخط
- سرعة تكيفية
- رؤية حاسوبية
- مصفوفة أشعة تحت حمراء
- شبكة عصبية
- تحكم PID
- PWM
- خط تجميع
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.