I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   4 ,  A u g u s t   201 9 ,   p p .   2 8 4 0 ~2 8 4 7   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 4 . p p 2 8 4 0 - 2847          2840       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   M o bile  r o bo t  t ur ned  o n by  s o und   a nd  d irect io na lly   c o ntrolled  by  an  e x ternal  l ig ht  s o urce       L ui s   G .   L a f a urie 1 ,   F re dy   E .   H o y o s 2 ,   J o hn   E .   Ca nd elo - B ec er ra 3   1 ,2 Un iv e rsid a d   Na c io n a l  d e   C o lo m b ia  -   S e d e   M e d e ll ín   -   F a c u lt a d   d e   Cien c ias   -   Esc u e la d e   F ísica ,     Ca rre ra   6 5   Nro .   5 9 A   –   1 1 0 ,   M e d e ll ín ,   0 5 0 0 3 4 ,   Co lo m b ia   3 Un iv e rsid a d   Na c io n a l  d e   Co l o m b ia  -   S e d e   M e d e ll í n   -   F a c u l tad   d e   M in a s  –   Cra .   8 0   No .   6 5 - 2 2 3 ,     M e d e ll ín ,   0 5 0 0 4 1 ,   C o lo m b ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   30 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   16 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   A p r   3 ,   2 0 1 9       T h is  p a p e r  p re se n ts  th e o re ti c a l,   n u m e ric a l,   a n d   e x p e rim e n tal  tes ts  o f   a   m o b il e   ro b o t,   w h ich   sta rts  o n   t h e   e m is sio n   o f   a   stro n g   so u n d ,   li k e   a n   a p p lau se ,   a n d   th e   d irec ti o n   a n d   sp e e d   o f   th e   v e h icle   is co n tro ll e d   b y   a n   e x tern a l  p u lse d   li g h t   so u rc e   (P W M   sig n a l).   T h e   si m u latio n   is  p e rf o rm e d   in   M ATLA B - S im u li n k ;  e lec tri c a l  c ircu it s  a n d   th e   e x p e rime n t  a re   sh o w n   in   d e tail.   T h e   re su lt s  sh o w   th a t  th e   v e h icle   sp e e d   c a n   b e   c o n tro ll e d   w it h   a   P W M   sig n a l  f ro m   a n   e x tern a l   li g h t  f a ll in g   o n   th e   L DR   se n s o rs.   Be sid e s,  th e   c ircu it   w a s  d e sig n e d   to   c o n su m e   les s th a n   1   a m p e re   w it h   th e   f o u r  m o to rs m o v in g   a t  f u ll   sp e e d ,   w h ich   c a n   e a sil y   b e   p o w e re d   b y   li th iu m   b a tt e ry .   K ey w o r d s :   DC   m o to r s   d r iv i n g   E x p er i m e n tal  r es u lts   Mo b ile  r o b o t    Nu m er ical  r esu lts   P o lar izer   cir cu it   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Fre d y   E .   Ho y o s ,   Facu ltad   d e  C ie n cias  -   E s c u ela   d e  Fís ica ,   Un i v er s id ad   Nac io n al  d e  C o lo m b ia  -   Sed e  Me d ellí n ,   C alle  5 9   A   No   6 3 - 2 0 ,   Me d ellín ,   C o l o m b ia .   E m ail:  f eh o y o s v e@ u n al. ed u . c o       1.   I NT RO D UCT I O N   Du e  to   th e  co n s ta n t  ad v a n ce m en t  o f   tech n o lo g y   an d   th e  e x te n s i v e  d ev elo p m e n t  o f   a u to m at ed   co n tr o l  s y s te m s ,   n u m er o u s   m et h o d s   h av e  b ee n   d ev elo p ed   to   co n tr o l  d ev ic es  t h r o u g h   e x ter n al  p h y s ical  q u a n titi e s   [ 1 ] .   I n d u s tr ial  r o b o ts   ar e  n o w   co m m o n l y   u s ed   in   p r o d u ctio n   s y s t e m s   to   i m p r o v e  p r o d u cti v it y ,   q u alit y ,   a n d   s af e t y   in   m a n u f ac tu r i n g   p r o ce s s es.  R ec en t  d e v elo p m e n ts   i n v o l v e   u s i n g   r o b o ts   co o p er ativ el y   w it h   p r o d u ctio n   li n e   o p er ato r s   [ 2 ] .   T h e  in ter est  i n   co o p er ativ e  s y s te m s   ar is es   w h e n   ce r tai n   tas k s   ar e  eit h er   to o   co m p lex   to   b e  p er f o r m ed   b y   a  s in g le  r o b o t o r   w h en   t h er e  ar e  d is ti n ct  b en e f i ts   th at  ar i s e  f r o m   th e  co o p er atio n   o f   m a n y   s i m p le   r o b o ts   [ 3 ] .   R o b o ts   h av e  b ee n   u s ed   in   e x p lo r atio n s ,   u n d er w a ter   n av i g atio n ,   m i n i n g ,   a n d   m i litar y   s ett in g s   f o r   a  v ar iet y   o f   ta s k s .   Dep en d i n g   o n   t h e  ap p licatio n ,   m o b ile  r o b o ts   m a y   r eq u ir e  s ev er al  co n d i tio n s   to   b e  s atis f ied   ab o u t  th eir   d esig n   an d   s p ec i f ic atio n s   [ 4 ] .   T h e  in tr o d u ctio n   o f   i m p r o v ed   tech n iq u es  allo w s   f o r   th e  in tr o d u ctio n   o f   m o r e  co m p lex   ta s k s   [ 5 ]   in clu d in g   w h ee led   m o b ile  r o b o t  n av i g atio n ,   w h ic h   h av e  attr ac t ed   th e  atten tio n   o f   r esear ch er s   d ev e lo p in g   co n tr o l  m o tio n   au to m ated   s y s te m s   an d   s o l v i n g   is s u e s   s u c h   as   t h e  ac q u i s itio n   a n d   p r o ce s s in g   o f   s e n s o r   d ata  [ 6 ] .   I n   ter m s   o f   m o tio n   co n tr o l,  o n e  m aj o r   p r o b lem   is   h o w   a  r o b o t  ca n   p ass   w e ll  an d   r o b u s t  tr aj ec to r y   in   d if f er e n t  en v ir o n m e n ts ;  b u t  u n d er   th e  s itu at io n   i n   w h ich   e x is tin g   en v ir o n m e n tal  i n f o r m atio n   s u ch   a s   m ap   an d   GP S  ca n n o t  b e  u s ed ,   it  is   n e ce s s ar y   g etti n g   t h e  v e h icle  r o b o t  to   w o r k   b ased   o n   th e  av ailab l e  d ata  [ 7 ] .   W h en   a  w h ee led   m o b ile  r o b o t  is   n a v i g atin g   i n   a n   u n k n o w n   e n v ir o n m en t,  it  r elie s   o n   s en s o r s   to   r e co g n ize  t h e  o u ts id e  w o r ld   an d   t h e n   est i m a te  t h e  s t ate  o f   t h e  r o b o t  its el f   to   ac h ie v e  t h e  tas k   o f   a u to n o m o u s   n a v ig atio n .   C o m m o n l y   u s ed   s e n s o r s   i n clu d e  u ltra s o u n d ,   a  laser   r an g e  f i n d er   ( L R F),   v is io n   s e n s o r ,   an d   lig h t se n s o r s   a m o n g   o th er s   [ 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo b ile  r o b o t tu r n ed   o n   b y   s o u n d   a n d   d ir ec tio n a lly  c o n tr o lled   b y  a n   ex t ern a l lig h t so u r ce   ( Lu is   G.   La fa u r ie)   2841   A  v e h icle   t u r n ed   o n   b y   s o u n d   an d   d ir ec ted   b y   a  li g h t  s o u r ce   ca n   b e  d escr ib ed   as   a  m er g i n g   o f   m ec h a n ic s   an d   elec tr o n ic s   tech n o lo g ies.  T h e  tr an s f o r m atio n   v ar iab les  allo w   t h e  v e h icle  to   tu r n   d etec ted   lig h t   o r   s o u n d   s ig n al s   in to   elec tr ic  p u ls es,  g en er ati n g   m o tio n   [ 9 ,   1 0 ] .   T h e  tech n o lo g y   f o r   r ec o g n izi n g   t h e  lo ca tio n   o r   d ir ec tio n   o f   a   s o u n d   s o u r c e  b y   u s i n g   a   m i cr o p h o n e  i s   well  d ev elo p ed .   T o   r ea lize  th e  l o ca tio n   o f   a  s o u n d   s o u r ce ,   at  least t w o   s e n s o r s   o r   m icr o p h o n es a r e  r eq u ir ed   [ 1 1 ,  1 2 ] .   T h e  p ap e r   is   o r g an ized   as  f o l lo w s .   Sec tio n   2   d escr ib es  th e   p r o p o s ed   s y s te m .   Sectio n   3   s h o w s   t h e   d escr ip tio n   o f   t h e  m at h e m ati ca l  m o d el  o f   t h e  s y s te m .   Sec tio n   4   p r esen ts   th e  n u m er ical   r esu lt s .   Sectio n   5   d escr ib es th e  ex p er i m en ta l r es u lts   a n d   Sectio n   6   co n cl u d es.       2.   P RO P O SE D  SYS T E M   T h e  s y s te m   co n s i s ts   o f   a n   o m n id ir ec tio n al  m icr o p h o n e,   tw o   p h o to r esis to r s ,   f o u r   DC   m o to r s ,   a   lith i u m   b at ter y   (  ) ,   an d   elec tr ical  an d   elec tr o n ic  cir cu i ts   t o   f o r m   a  cir c u it  o f   t w o   s tag es  as  s h o w n   i n       Fig u r e  1 .             Fig u r e  1 .   P r o p o s ed   s y s te m       T h e  f ir s t   s ta g e  in cl u d es   a  cir cu it  f o r   p o lar izin g   th e   m icr o p h o n e,   w h ic h   a m p li f ies   th e   s ig n a l  to   a   v o ltag e  th at   ex ci tes  t h e  t h y r i s to r   an d   d r iv es  c u r r en t   th r o u g h   th e  s a m e  s i g n al  co n tin u o u s l y   as   s h o w n   in     Fig u r e  2 .   T h e  s ec o n d   s ta g e,   wh ich   o n l y   w o r k s   i f   th e   th y r is t o r   is   ex cited ,   co m p r is e s   t w o   c ir cu its   th at  tu r n   t h e  v eh ic le’ s   m o to r s   o n   o r   o f f   th r o u g h   t w o   p h o to r esis to r s ;  th a t  is ,   w h e n   t h e  p h o to r esi s to r   h as   ca p tu r ed   th e  li g h t   s ig n al   it  t u r n s   th e   m o to r   o n .   E ac h   p h o to r esi s to r   co n tr o ls   b o th   w h ee ls   o n   o n e  s id e  o f   t h e  v e h icle;   th er e f o r e,   if   o n l y   o n e   o f   t h e   p h o to r esis to r s   is   ex cited ,   th e n   t h e  v e h icle  w il l t u r n   to w ar d   th e   li g h t   s o u r c e.   T h e  m icr o p h o n e   ca p tu r es  th e  e x ter n a l  s i g n a l,  a m p li f y i n g   it  t h r o u g h   t h e  p o lar izer   in v er ter   cir cu it  ( b ec au s e  th e  tr an s is to r   1   in v er t s   th e  s ig n al  v o ltag e  1 )   an d   th is   a m p li f ied   s i g n al  d r iv es  t h e  th y r is to r   S C R   1   th at  en ab les   th e  v e h icle  t o   b e  tu r n ed   o n .           Fig u r e  2 .   First s ta g e:  p o lar izer   m icr o p h o n e  cir cu i t a n d   v e h icl e  o n /o f f   co n tr o ller   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 8 4 0   -   2847   2842   3.   M AT H E M AT I CAL M O DE L   E q u atio n   ( 1 )   is   o b tain ed   f r o m   Fig u r e  2 ,   w h er e    is   a  co lu m n   v ec to r   [ 1 0 ]   in   th e  b in ar y   s p ac e,   w h er e  th e  lo g ic  le v el  “ 1 ”  d en o te s   a  v o ltag e  g r ea ter   th a n   ze r o   an d   less   th a n    ,   an d   lo g ic  lev el  “ 0 ”  d en o tes  a   v o ltag e  ar o u n d   ze r o   [ 1 3 ] .   T h u s ,     is   also   a  co lu m n   v ec to r   w h o s e  v al u es  i n d icate   th e  b ase  cu r r en t  v a lu e s   o f   th e  tr an s is to r   1   in   th e  s at u r atio n   o r   cu ttin g   r eg io n ,   r esp ec ti v el y ,   w it h   th e  o r d er   o f   th e  co m p o n en ts   o f   :     = [  3 − 0 . 7 ( 1 2 + 1 3 + 1 4 )  3 − 0 . 7 ( 1 3 + 1 4 ) ] + [ 1 2 0 0 0 ] .                                                   ( 1 )     T o   o b tain   ( 1 ) ,   it is   n ec ess ar y   t o   an al y ze   t h e  s y s te m ’ s   b eh a v i o r   in   th e  f o llo w i n g   s it u atio n s :   ( 1 )   No   cu r r en t th r o u g h   th e  ca p ac ito r   1 ,   an d     ( 2 )   Hig h   s i g n a l f r eq u e n c y   a s   s h o w n   i n   Fi g u r e  6 .   T h e  ab o v e  co n d itio n s   ar e  s atis f ied   b ec au s e  t h e  s o u n d   ca p tu r ed   b y   t h e  m icr o p h o n e   ( ap p lau s e)   to   t u r n   th e  m o b ile  r o b o t  o n ,   i s   a   h ig h - f r eq u e n c y   s ig n al;   t h er ef o r e,   alth o u g h   th is   s o u n d   i s   n o t  g en er ated ,   th e   b ase   cu r r en t    is   to o   s m all.   E q u ati o n   ( 2 )   s h o w s   th e  p o s s ib le  v a lu es  f o r   th e  a m p lifie d   an d   in v er ted   v o ltag e  o f   th e  m icr o p h o n e  s i g n al  i n   t h e  cu t  an d   s at u r atio n   r e g io n s ,   w h ich   d ep en d s   d ir ec tl y   o n   ℎ  ,   w h ic h   is   t h e  cu r r en t   g ain   i n   t h e  co llecto r   r elativ e  to   th e  b ase  cu r r en t  :      1 =  − ℎ  5 .   ( 2 )     B y   m a k in g   a  s i m ilar   a n al y s i s   f o r   ca p ac ito r   2 ,   it f o llo w s   t h at      2 = 1 .   ( 3 )     T h er eb y   th e  c u r r en t  i n   t h e  g ate  o f   t h e  t h y r i s to r            1   ca n   b e  ca lcu lated   as  s h o wn   in   ( 4 ) ,   w h er e   th e  d i f f er e n ce    − 1   in v er ts   t h e  s i g n a l,  ag ai n   d u e  to   th e  p u ll - u p   r esi s to r   6 :       =  − 1 6 .   ( 4 )     T h e  cu r r en t  th r o u g h   th e  a n o d e  o f   th e  th y r i s to r      1   ca n   b e  ca lcu lated   u s in g   ( 5 )   o b tain ed   f r o m   th e  t w o - tr an s is to r   m o d el,   w h e r e   1   an d    2   ar e  leak ag e  c u r r en ts   o f   th e  m o d el’ s   tr an s is to r s ,   a n d   1   an d   2   ar e  th e  co llecto r ’ s   cu r r en t g ai n s   r elati v e  to   th e  e m itter ’ s   c u r r en t o f   ea ch :      = 2  +  01 +  02 1 − ( 1 + 2 ) .   ( 5 )     Ho w e v er ,   f o r   p r ac tical  p u r p o s es,  th e s e  lea k a g e  c u r r en ts   ar e  co n s id er ed   n e g li g ib le,   lea v in g   th e  a n o d e   cu r r en t  o f   t h e  th y r is to r   as  t h e  p r o d u ct  o f   a  g ain   eq u i v alen t  t o   “ ”  w i th   t h e  g ate ’ s   f lo w   o f   t h e  th y r i s to r      as   s h o w n   in   ( 6 ) :      =  .   ( 6 )     T h er eb y ,   th e  a n o d e’ s   v o ltag e    ( 7 )   o f   th e  th y r i s to r     1 ,   w h ich   t u r n s   t h e  v e h icle  o f f   o r   o n   is   f in a l l y   o b tain ed :      =  − 8  .   ( 7 )     Fig u r e  3   s h o w s   th e  s ec o n d   s tag e  o f   th e  s y s te m ,   w h ic h   co r r esp o n d s   to   th e  o n /o f f   co n tr o ller   o f   th e  v e h icle ’ s   m o to r s .   T h is   cir cu it  is   co n tr o lled   b y   t h e  cir cu it  o f   th e  f ir s t  s tag e  as  s h o w n   in   Fi g u r e  2 ,   w h ich   o n l y   w o r k   w h e n   t h er e  is   a  d if f er en ce   o f   ap p r ec iab le  p o ten ti al  b et w ee n      an d   ,   w h ich   o cc u r s   o n l y   a f ter   th e  m icr o p h o n e  h a s   ca p tu r ed   a  lo u d   s o u n d .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo b ile  r o b o t tu r n ed   o n   b y   s o u n d   a n d   d ir ec tio n a lly  c o n tr o lled   b y  a n   ex t ern a l lig h t so u r ce   ( Lu is   G.   La fa u r ie)   2843       Fig u r e  3 .   S ec o n d   s tag e  o f   t h e  s y s te m   r elate d   to   th e  o n /o f f   co n tr o ller   o f   th e  v eh icle’ s   m o to r s       E q u atio n s   ( 8 ) – ( 1 1 )   ar e  ea s ily   o b tain ed   f r o m   Fi g u r e  2   in   o r d er   t o   ca lcu late  t h e  c u r r en t  t h r o u g h   th e  m o to r   at  th e  ti m e  o f   h a v i n g   ex cited   t h e  p h o to r esis to r   w it h   an   e x ter n al  l ig h t so u r ce :      1 = − − 0 . 7 10   .                                                                            ( 8 )     1 =  − ℎ  11 1 ,   ( 9 )       2 = 3 − − 0 . 7 12 ,   ( 1 0 )       = ℎ  2 .   ( 1 1 )     T h e  m o to r   s p ee d   is   d ir ec tl y   d ep en d en t o n   t h e  cu r r en t o f   th e  s u p p l y   s y s te m .       4.   SI M UL AT I O N   T h e  o v er all  s y s te m   ca n   b e  s u m m ar ized   i n   a  tr u th   tab le  a s   s h o w n   i n   T ab le  1 .   T h e  cir c u it  i s   o n l y   tu r n ed   o n   a f ter   s en s i n g   a  s o u n d   o f   h i g h   in te n s it y   ( ap p lau s e)   an d   th e  m o v e m e n t  o f   m o t o r s   is   co n t r o lled   b y   th e  s e n s ed   lig h t  in te n s it y .   T h e  s ig n al s   s e n s ed   b y   t h e  elec tr et   m icr o p h o n e,   w h ic h   ar e  a m p li f ied   b y   a   p o lar izer   cir cu it  tr an s m itti n g   an   i n v er t ed   s ig n al  w it h   h ig h er   v o lta g e,   w er e  s i m u lated   u s i n g   a  MA T L A B - Si m u li n k   in ter f ac e   as   s h o w n   i n   Fi g u r e  4 .   T h e  o u tco m e   o f   th e   s i m u lati o n   is   s h o w n   i n   F ig u r e  5 ,   w h er e  th e   h i g h est   p ea k s   ar e  ea ch   s o u n d   a m p li f icatio n   w it h   h i g h   ex ter n al  c u r r en t  ( ap p lau s e)   s e n s ed   b y   t h e  Si m u li n k ’ s   m icr o p h o n e  a n d   w h er e  th e  a m p lit u d e  r ea ch es a b o u t  4     ,  en o u g h   to   ex cite  t h e  t h y r is to r   an d   tu r n   t h e  s y s te m   o n .       T ab le  1 .   T r u th   tab le   o f   th e  s y s te m   A p p l a u se   L i g h t   S y st e m   M o t o r   0     0   0   1   0   1   0   1   1   1   1           Fig u r e  4 .   Si m u latio n   in   M A T L A B - s i m u lin k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 8 4 0   -   2847   2844       Fig u r e  5 .   Am p li f ied   an d   in v er t ed   s i m u lated   s i g n al       5.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S   A ll r e s u lt s   w er e  o b tain ed   u s in g   th e  v al u es o f   r esi s to r s   an d   ca p ac ito r s   as sh o w n   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   P ar am eter s   f o r   s i m u l atio n   an d   ex p er i m en t   S y mb o l   N a me   V a l u e      S u p p l y   v o l t a g e   12       1   M i c r o p ho n e ’s   r e si st o r   p ull - up   3 . 3     Ω   2   M i c r o p ho n e ’s   p o l a r i z a t i o n   b a se   r e si st o r   4 . 7     Ω   3   Hi gh  i m p e dan c e   p o la r i z a t i o n   r e s i st o r   t o      2     Ω   4   Hi gh  i m p e dan c e   p o la r i z a t i o n   r e s i st o r   t o   gr o un d   2 50     Ω   5   T r a n s i s t o r   c o ll e c t o r   r e s i s t o r   1   3 . 3     Ω   6   Pull - up   r e si s t o r   a m p l i f i e d   si gn a l   5 . 1     Ω   7   T hy r i s t o r   b a s e   r e si s t o r   1   100     Ω   8   T hy r i s t o r   b a s e   r e si s t o r   1   200     Ω   9   Pull - up   r e si s t o r ,   p ho t o r e si s t o r   100     Ω   10   T r a n s i s t o r   b a s e   r e s i s t o r   2   1     Ω   11   T r a n s i s t o r   c o ll e c t o r   r e s i s t o r   2   1     Ω   1   C a p a c i t o r   m i c r o p h o n e   p o lar i z a t i o n   10        2   Po la r i z a t i o n   c a p a c i t o r ,   a m p l i f i e d   s i g n a l   100            5 . 1 .   F irst  s t a g e:   circ uit  t o   t urn t he  v ehicle  o n a n d o f f   T h e  cir cu it  o f   Fig u r e  3   am p l if ies  a n d   in v er ts   th e  s ig n al  s en s ed   b y   th e  m icr o p h o n e,   b ein g   m o r e   s en s iti v e   to   s o u n d s   o f   h ig h er   in te n s it y   a s   s h o w n   i n   Fi g u r e  6   an d   th e  am p lific atio n   r ea ch es  3     .   T h e  h ig h e s t   p ea k s   co r r esp o n d   to   ea ch   s o u n d ’ s   a m p li f icat io n   ( ap p lau s e )   g en er ated   ex ter n all y :  th e   v er y   s h o r t  p er io d   in d icate s   h i g h - f r eq u en c y   s ig n a ls .   Fig u r e  7   ill u s tr ates  t h e  b e h av i o r   o f   th e   th y r is to r   w h e n   t h e  s y s te m   is   o f f   ( th er e  h a s   b ee n   n o   d etec tio n   o f   s o u n d ) ,   w h en   it  i s   t u r n ed   o n   ( it  h as   d etec ted   a  s o u n d ) ,   a n d   w h en   t h e  a n o d e’ s   v o lta g e  i s   ab r u p tl y   g r o u n d ed .   I n   s u c h   a  ca s e,   th e  an o d e’ s   v o ltag e  w h en   t h e  s y s te m   i s   o f f   is   10 . 6     ,   s o   th e  cu r r en t  f lo w i n g   t h r o u g h   th e  a n o d e  is   to o   s m a ll,  allo w i n g   t h e  s y s te m   to   r e m ai n   o f f   a n d   p r ev en t in g   t h e  L D R   ( p h o to r esis to r )   f r o m   tu r n i n g   o n   th e  m o to r .   Mo r eo v er ,   w h e n   th e  s y s te m   is   o n   ( h a s   d etec ted   s o u n d ) ,   th e  v o ltag e   is   3 . 8     ,   allo w i n g   an   ap p r ec i ab le  cu r r en t  f lo w  th r o u g h   th e  t h y r is to r ’ s   a n o d e  an d   f ee d in g   t h e  m o to r   cir cu it  co n tr o lled   b y   th e  L D R .   Fi n all y ,   w h e n   t h e  a n o d e  v o ltag e  o f   t h e  t h y r i s to r   is   co n n ec ted   to   g r o u n d ,   t h e  cu r r en t  f lo w   is   s to p p ed   an d   th e  s y s te m   r et u r n s   to   its   in itial st ate  o f   10 . 6     ,   th at  is ,   t h e  s y s te m   is   o f f .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo b ile  r o b o t tu r n ed   o n   b y   s o u n d   a n d   d ir ec tio n a lly  c o n tr o lled   b y  a n   ex t ern a l lig h t so u r ce   ( Lu is   G.   La fa u r ie)   2845       Fig u r e  6 .   Am p li f ied   an d   in v er t ed   s ig n a l b y   th e  p o lar izer   cir cu it f o r   th e  m icr o p h o n e       Fig u r e  7 .   An o d e  v o ltag e  o f   t h e   th y r i s to r   w h e n   th er e  h as b ee n   n o   s o u n d   ( is   o f f )   an d   w h en   t h e  s y s te m   i s   o n       5 . 2 .   Seco nd   s t a g e:   co ntr o ller  t o   t urn t he  m o t o r  circ uit  o n a nd   o f f     T h e  m o to r   v o lta g es  w h e n   t h e  L D R   d etec ts   li g h t  ( o r   n o t)   ar e  r ep o r te d   in   T ab le  3 .   T a b le  4   l is ts   th e  v o lta g es  o f   t h e  p h o to r esis to r   w h e n   th e  li g h t  s i g n al  is   d etec ted   ( o r   n o t) .   T h is   s ta g e  o f   in s tr u m e n tat io n   is   v er y   s en s iti v e  to   ch a n g es  i n   li g h t  in te n s it y   as  s h o w n   in   th e  T ab le  4 ;  i.e . ,   an   L D R   o f   o n l y   0 . 1 1   V  is   n ee d ed   to   tu r n   t h e  m o to r   o n .             T ab le  3 .   Mo t o r   v o ltag es   L i g h t   V o l t a g e      5 . 32          0         T ab le   4 .   L DR   v o lta g e   L i g h t   V o l t a g e      0 . 11          0 . 7             5 . 3 .   Vehicle   T h e  p h o to g r ap h s   in   F ig u r e s   8   an d   9   d ep ict  th e  v e h icle  w it h   t h e  i m p le m e n te d   cir cu its ,   w h er e  th e  e lectr et  m icr o p h o n e   is   p r o j ec tin g   to w ar d   t h e  to p   an d   th e  L D R s   ar e  f o r w ar d ,   allo w i n g   th e  v e h icle  to   al w a y s   m o v e  to w ar d   th e  li g h t  s o u r ce .             Fig u r e  8 .   Veh icle  w it h   t h e  i m p le m e n ted   cir cu it s       Fig u r e  9 .   Veh icle  ON       6.   CO NCLU SI O NS   T h is   ar ticle  p r esen ted   th eo r eti ca l,  n u m er ical,   an d   e x p er i m e n tal  test s   o f   a  m o b ile  r o b o t,  w h ich   s tar t s   o n   th e  e m i s s io n   o f   a  s tr o n g   s o u n d ,   li k e  an   ap p la u s e,   a n d   th e  d ir ec tio n   an d   s p ee d   o f   t h e  v eh icle  i s   co n tr o lled   b y   a n   ex ter n al  p u ls ed   lig h t  s o u r ce .   T h e  s i m u latio n   w a s   p er f o r m ed   u s i n g   th e  s o f t w ar e   MA T L A B - Si m u li n k   an d   th e  cir cu it  w as  i m p le m en ted   to   co m p ar e  th e  r es u lts .   T h e  s y s te m   i m p le m e n t ed   t w o   t y p e s   o f   s e n s o r s   to   co n tr o l  th e   b asic  f u n ctio n s   o f   a  v e h icle:   ( 1 )   ig n itio n   a n d   m o v e m e n t   o f   th e   m o to r s   a n d   ( 2 )   s en s iti v it y   to   h i g h - in te n s it y   s ig n al s ,   s u c h   as  a  lo u d   n o is e  o r   li g h t  f r o m   a  co m m o n   li g h t  b u lb .   Se n s i tiv it y   ca n   b e  ad j u s ted   s i m p l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 8 4 0   -   2847   2846   b y   v ar y i n g   t h e  v al u es  o f   th e  p u ll - u p   r esis to r s   o f   ea ch   s en s o r .   T h e  cir cu it  co n s u m es  les s   th an   1     A   o f   cu r r en t  w it h   t h e  four   m o to r s   m o v i n g   at  f u ll  s p ee d ;  th u s ,   th is   is   a  lo w - p o w er   s y s te m   t h at  ca n   ea s il y   b e  p o w er ed   b y   l ith i u m   b atter y .   Ve h icle  s p ee d   ca n   b e  co n tr o lled   w it h   a  P W M  s ig n al  f r o m   an   e x ter n al  li g h t  f all in g   o n   th e  L DR   s en s o r s   ( p u ls ed   li g h t) ,   w h ich   i s   a  f u t u r e  g o al.       ACK NO WL E D G M E NT S    T h is   w o r k   w a s   s u p p o r ted   b y   th e  U n i v er s id ad   Nac io n al   d e  C o lo m b ia,   Sed e  Me d ellín   u n d er   th e  p r o j ec ts   HE R ME S - 3 4 6 7 1   an d   HE R ME S - 3 6 9 1 1 .   T h e  au th o r s   t h an k   th e   Sc h o o l  o f   P h y s ics   f o r   th eir   v alu ab le  s u p p o r t  to   co n d u ct  t h is   r esear c h .   T h an k s   also   to   J h o n   A .   Nar v áe z  a n d   Victo r   M.   T is o y ,   s t u d en ts   o f   th e  Sc h o o l o f   P h y s ics,  f o r   th e  ex p er i m e n tal  co n s tr u ctio n   o f   s o m e  elec tr ical  cir cu it s.       RE F E R E NC E S     [1 ]   S .   Nu rm a in i   a n d   B .   T u tu k o ,   “ I n telli g e n t  Ro b o ti c s  Na v ig a ti o n   S y st e m :  P ro b lem s,  M e th o d s,  a n d   A lg o rit h m , ”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  E lec trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,  v ol /i ss u e :   7 ( 6 ) ,   p p .   3 7 1 1 - 3 7 2 6 ,   2 0 1 7 .         [2 ]   A .   A .   J a b e r   a n d   R .   Bick e r ,   “ W irele ss   F a u lt   De tec ti o n   S y ste m   f o r  a n   In d u strial  Ro b o t  Ba se d   o n   S ta ti stica l  Co n tr o l  Ch a rt, ”   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f   El e c trica l  a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,  v ol /i ss u e :   7 ( 6 ) ,  p p .   3 4 2 1 - 3 4 3 5 ,   2 0 1 7 .       [3 ]   M .   R .   M .   S a p iee   a n d   K .   A .   M .   A n n u a r ,   “ S y n c h ro n o u s  M o b il e   Ro b o ts  F o rm a ti o n   Co n tro l ,”   T EL KOM NIKA   T e lec o mm u n ica ti o n   Co mp u ti n g   E lec tro n ics   a n d   C o n tr o l ,  v ol /i ss u e :   16 ( 3 ) ,  p p .   1 1 8 3 - 1 1 9 2 ,   2 0 1 8 .   [4 ]   H .   A h m a d ,   e t  a l. ,   “ A   S o lu ti o n   t o   P a rti a l  O b se rv a b il it y   in   Ex ten d e d   Ka lm a n   F il ter  M o b il e   R o b o t  Na v ig a ti o n ,”   T EL KOM NIKA   T e lec o mm u n ic a ti o n   C o mp u ti n g   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l ,  v ol / issu e :   16 ( 1 ) ,   p p .   1 3 4 - 1 4 1 ,   2 0 1 8 .     [5 ]   G .  M .   Z .   G .   M o ra les ,   “ A n á li sis d e   Circu it o s  El e c tri c o s e n   DC ,”   V a n   No stra n d   Re in h o l d   Co m p a n y ,   2 0 0 5 .       [6 ]   J .   H .   Ha n ,   e t  a l. ,   “ S o u n d   sig n a l  f o ll o w in g   c o n tr o l  o f   a   m o b il e   r o b o t   w it h   th e   e stim a ti o n   o f   t h e   so u n d   s o u rc e   l o c a ti o n   b y   a   m icro p h o n e   a rra y ,”   2 0 0 5 .   [7 ]   Hw a n g ,   e t  a l. ,   “ S o u n d   d irec ti o n   e sti m a ti o n   u si n g   a rti f icia l  e a r ,”   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   c o n t ro l,   A u to m a ti o n   a n d   S y ste ms , p p   1 9 0 0 - 1 9 1 0 ,   2 0 0 7 .   [8 ]   M .   C .   Je sú s,  e t  a l. ,   “ Dis e ñ o   y   c o n stru c c ió n   d e   u n   ro b o t   se g u id o r   d e   lí n e a   c o n tr o lad o   p o r  e l   p ic1 6 f 8 4 a ,”   8 °  C o n g re so   Na c io n a l  d e   M e c a tró n ica , p p.   8 1 6 - 8 2 1 ,   2 0 0 9 .   [9 ]   Y .  W .   Ju n g ,   e t  a l. ,   “ A d a p tativ e   m icro p h o n e   a rra y   s y s te m   w it h   se lf - d e la y   e sti m a to r ,”   Ko re a   in fo rm a ti o n   a n d   c o mm u n ica t io n s  so c iety ,  v o l/ issu e :  3 0 ( 1 C) ,   p p .   54 - 6 0 ,   2 0 0 5 .   [1 0 ]   D .  K .   Kim ,   e t  a l . ,   “ A n   a c c id e n tal  p o si ti o n   d e tec ti o n   a lf o rit h m   f o r  h ig h   p re ss u re   e q u i p m e n t   u si n g   m icro p h o n e   a rra y ,”   T h e   Ko re a n   i n stit u te o f   e lec trica l  e n g i n e e rs , p p.   2 3 0 0 - 2 3 0 7 ,   2 0 0 8 .   [1 1 ]   D .   Na g a h a ra ,   e t  a l. ,   “ A   m e th o d   o f   traje c to r y   g e n e ra ti o n   to   v e h ic le  ro b o t  u n d e r  u n k n o w m   e n v iro n m e n t ,”   W o rld   A u to m a ti o n   Co n g re ss ,   T S I  P re ss ,   2 0 1 0 .   [1 2 ]   Y .   T .   W a n g ,   e t  a l. ,   “ Ca li b ra ted   k i n e c t  se n so rs f o r  ro b o t  sim u lt a n e o u s lo c a li z a ti o n   a n d   m a p p in g ,”   2 0 1 4 .   [1 3 ]   A .   W ib o w o ,   e t  a l. ,   “ P a ra ll e l  c a sc a d e   f u z z y   in terfe re n c e   s y ste m   a t  th e   e n v iro n m e n t  c h a n g e s,  c a se   stu d y :  A u to m a ted   g u id e   v e h icle   ro b o t  u sin g   u l tras o n ic  se n so r ,”   T h e   In ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e   o n   Ad v a n c e d   C o mp u t e r  S c ien c e   a n d   In fo rm a t io n   S y ste m ,   2 0 1 2 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS          Lu is  G .   La f a u r i e :  En g in e e rin g   p h y sic s  stu d e n t,   S c ien c e   F a c u lt y ,   Un iv e rsid a d   Na c io n a l  d e   Co lo m b ia,  M e d e ll ín ,   Co lo m b ia,   E - m a il :  lg la f a u riep @u n a l. e d u . c o .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   a p p li e d   e lec tro n ics   a n d   p h y sic s.        Fre d y   E.   H o y o s :  e le c tri c a l  En g in e e r,   M En g   I n d u stria l  A u to m a t io n ,   P h . D  A u to m a ti o n .   A ss istan t  P r o f e ss o r,   S c ien c e   F a c u lt y ,   S c h o o l  o f   P h y sic s,  Un iv e rsid a d   Na c i o n a l  d e   Co l o m b ia  S e d e   M e d e ll ín ,   Co lo m b ia,  E - m a il :  f e h o y o s v e @ u n a l. e d u . c o .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   n o n li n e a r  c o n tro l ,   n o n li n e a r  d y n a m ic s  o f   n o n sm o o th   sy ste m s,  a n d   p o w e r  e lec tro n ic   a p p li c a ti o n s.  He   is  a n   A ss o c iate   Re se a rc h e r  in   Co lcie n c ias   a n d   m e m b e r  o f   th e   A p p li e d   T e c h n o lo g i e s  Re se a rc h   G ro u p   -   G ITA   a t  th e   Un iv e rsid a d   Na c io n a l  d e   Co l o m b ia.  h tt p s:// o rc i d . o rg /0 0 0 0 - 0 0 0 1 - 8 7 6 6 - 5 1 9 2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo b ile  r o b o t tu r n ed   o n   b y   s o u n d   a n d   d ir ec tio n a lly  c o n tr o lled   b y  a n   ex t ern a l lig h t so u r ce   ( Lu is   G.   La fa u r ie)   2847     J o h n   E.   C a n d e lo - B e c e r r a :  re c e iv e d   h is  Bs.  d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   in   2 0 0 2   a n d   h is P h D  i n   En g in e e rin g   w it h   e m p h a sis  in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   in   2 0 0 9   f ro m   Un iv e r sid a d   d e l  V a ll e ,   Ca li   -   Co lo m b ia.  His  e m p lo y m e n t  e x p e rien c e s  in c lu d e   th e   Em p re sa   d e   En e rg ía  d e l  P a c íf ico   EP S A ,   Un iv e rsid a d   d e l   No rte,   a n d   Un i v e rsid a d   Na c io n a l  d e   Co l o m b ia  -   S e d e   M e d e ll í n .   He   is  n o w   a n   A s sista n t  P r o f e ss o r  o f   th e   Un iv e rsid a d   Na c io n a l  d e   Co l o m b ia  -   S e d e   M e d e ll ín ,   Co l o m b ia.   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e :  e n g in e e rin g   e d u c a ti o n ;  p lan n in g ,   o p e ra ti o n   a n d   c o n tro l   o f   p o w e r  s y ste m s;  a rti f icia l  in telli g e n c e ;  a n d   sm a rt   g rid s.  He   is   a   S e n io r  Re se a r c h e r  in   Co lcie n c ias   a n d   m e m b e r  o f   th e   A p p li e d   T e c h n o lo g ies   Re se a rc h   G ro u p   -   G ITA ,   a t  th e   Un iv e rsid a d   Na c io n a l  d e   Co lo m b ia.  h tt p s:// o rc id . o rg /0 0 0 0 - 0 0 0 2 - 9 7 8 4 - 9 4 9 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.