Розробка прототипу цифрового двійника робототехнічного пристрою для відтворення руху в просторі
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-4-5Ключові слова:
цифровий двійник, ; робототехнічний пристрій, моніторинг даних у реальному часі, методи фільтрації та калібрування даних, візуалізація даних, інтернет речейАнотація
Мета роботи. Розробка прототипу цифрового двійника робототехнічного пристрою, який дозволяє відтворювати рух об'єкта в реальному часі з високою точністю.
Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети було використано такі методи: інтеграція мікроконтролерів ESP8266 NodeMCU v3 та Arduino Uno R4 Wi-Fi з сенсором MPU6050, розробка прошивки на мові програмування C++ в середовищі Arduino IDE, створення серверного програмного забезпечення за допомогою PHP-скриптів та бази даних MySQL, а також розробка інтерактивної системи візуалізації даних у середовищі Unity. Також були застосовані методи фільтрації та калібрування даних для забезпечення їхньої точності.
Отримані результати. Було розроблено прототип цифрового двійника, який точно відтворює рухи фізичного об'єкта на основі даних з сенсорів MPU6050. Система забезпечує надійний збір та передачу даних з мікроконтролера на сервер без значних втрат або спотворень. Дані успішно зберігаються у базі даних MySQL та доступні для подальшого аналізу та візуалізації через інтерактивні 3D-моделі в Unity. Впроваджені механізми перевірки цілісності даних та стабільності з'єднання забезпечують високу надійність системи протягом тривалого часу.
Наукова новизна. Запропоновано підхід до розробки цифрового двійника, який об'єднує мікроконтролери ESP8266 та Arduino Uno R4 Wi-Fi з сенсором MPU6050 для збору та обробки даних з використанням алгоритмів фільтрації та калібрування даних для підвищення їхньої точності в режимі реального часу.
Практична цінність. Розроблений прототип цифрового двійника робототехнічного пристрою розширює можливості вивчення та дослідження технології цифрових двійників в робототехніці.
Посилання
Khoshafian, S., & Rostetter, C. (2015). Digital prescrip-tive maintenance, Internet of Things, process of eve-rything. BPM Everywhere, 1-20.
Short, M., & Twiddle, J. (2019). An industrial digitalization platform for condition monitoring and predictive maintenance of pumping equipment. Sensors (Switzerland), 19.
Priyanka, E. B., Thangavel, S., Gao, X.-Z., & Sivakumar, N. S. (2021). Digital twin for oil pipeline risk estimation using prognostic and machine learning techniques. Journal of Industrial Information Integration, Article 100272. https://doi.org/10.1016/j.jii.2021.100272
Tekinerdogan, B., & Verdouw, C. (2020). Systems architecture design pattern catalog for developing digital twins. Sensors, 20, 5103. https://doi.org/10.3390/s20185103
Paziraei, M., & Motamedi, A. (2024, August). A survey of visualization techniques for digital twins. In Proceedings of the International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (ICCCBE), Montreal, Canada.
Dihan, M. S., Akash, A. I., Tasneem, Z., Das, P., Das, S. K., Islam, M. R., Islam, M. M., Badal, F. R., Ali, M. F., Ahamed, M. H., Abhi, S. H., Sarker, S. K., & Hasan, M. M. (2024). Digital twin: Data exploration, architecture, implementation and future. Heliyon, 10, e26503. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e26503
Getting Started With ESP8266(LiLon NodeMCU V3) Complete Guide for IoT Startup With Example(as Server)Electronic resource]. – https://www.instructables.com/Getting-Started-With-ESP8266LiLon-NodeMCU-V3Flashi/
Arduino Uno R4 Wi-Fi [Electronic resource]. – Access mode: https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/ABX00087-datasheet.pdf
MPU 6050 [Electronic resource]. – Access mode: https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Mpu-6050%20datasheet&gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMIxZ_TiOvxhgMVJFKRBR2WiQLREAAYAiAAEgJUjvD_BwE
Wire [Electronic resource]. – Access mode: https://github.com/arduino/ArduinoCore-avr/blob/master/libraries/Wire/src/Wire.h
MPU6050 by Electronic Cats - Library for Arduino [Electronic resource]. – Access mode: https://github.com/ElectronicCats/mpu6050
ESP8266WiFi [Electronic resource]. – Access mode: https://github.com/esp8266/Arduino/blob/master/libraries/ESP8266WiFi/src/ESP8266WiFi.h
ESP8266HTTPClient [Electronic resource]. – Access mode: https://github.com/esp8266/Arduino/blob/master/librar-ies/ESP8266HTTPClient/src/ESP8266HTTPClient.h
Malokhviĭ E. E., Molchanov H. I., Parzhyn Yu. V. (2022). Doslidzhennia protokoly peredachi danykh v umovakh internetu rechei. Systemy upravlinnia, navihatsii ta zviazku. No. 1, 66-74. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2022.1.066 (in Ukrainian).
MySQL Improved Extension [Electronic resource]. – Access mode: https://www.php.net/manual/uk/book.mysqli.php
Shaptala S.V., Myronova N. O. (2023). Vprovadzhennia tekhnolohii tsyfrovykh dviiḩnykiv dlia robototekhniky. Upravlinnia rozvytkom skladnykh system. No. 53, .45-51. https://dx.doi.org/10.32347/2412-9933.2023.53.45-51
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 D.O. Bilka, S.V. Shaptala, N.O. Myronova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
