Monosti mobilnej robotiky a robotickej ruky OWI 535

Možnosti mobilnej robotiky a robotickej ruky OWI 535 Ing. Jakub Čerkala

Obsah Pojmy a problémy mobilnej robotiky Robotická ruka OWI 535 a možnosti jej využitia Vízia ďalšieho smerovania mojej práce

Mobilný robot - definícia Zariadenie, ktoré je schopné pohybu v priestore alebo teréne. Takéto zariadenia sa využívajú najmä vo výskume prehľadávania priestoru alebo navigácie. Vyššia úroveň mobilných robotov sú Autonómne riadené vozidlá

Môj pohľad na mobilného robota Autonómne zariadenie Vlastné Napájanie Riadiace jadro Senzory Pamäť Pohon Úloha

Typy mobilných robotov podľa spôsobu pohybu Plazenie Gúľanie Pohyb na kolesách Pohyb na pásoch Kráčanie Lietanie Hybridný pohyb Polymorfický tvar

Plazenie Využitie plazivého pohybu Výhoda – vysoká modularita – pripájanie rovnakých modulov, prejde malými otvormi Nevýhoda – nižšie reálne uplatnenie Viperoid

Gúľanie Využitie valivého pohybu Výhoda – využitie ako domáci robot, odolnosť voči nárazom Nevýhoda – malé praktické použitie ROLLO

Kolesá – 1 pár Neustála snaha kompenzovania náklonu a udržanie rovnováhy Výhoda – Vysoká mobilita, vie ísť aj do sklonu terénu Nevýhoda – stabilita, malé praktické použitie Robot štýlu Segway

Kolesá – 1 pár + stabilizátor Kolesá zabezpečujú pohyb a otáčanie Malé neriadené koliesko na stabilizáciu Výhoda – Vždy stabilný Nevýhoda – Vyžaduje rovný povrch Khepera II

2 a viac párov kolies Ako automobil Rôzne typy: 1 riadená náprava Obe riadené nápravy Viacnápravové vozidlo

Pohyb pomocou pásov Vozidlo s vysokou stabilitou a mobilitou v členitom teréne. Výhoda – Unesie väčšiu váhu, modulárnosť Nevýhoda – zložitejší konštrukčný návrh DFRobot Rover

Kráčajúce roboty - humanoid Humanoidné roboty, mnoho stupňov voľnosti Výhody – časom môžu nahradiť človeka v náročných činnostiach Nevýhoda - zložitosť NAO

Viacnohé roboty Dizajn podľa hmyzu Výhody – Spája výhody kráčajúcich robotov a terénnych pásových robotov Nevýhoda – Zložitejší návrh a riadenie Hexabot Phoenix

Helikoptéra – 2 rotory Lietajúci robot Konštrukcia Hlavný – vedľajší Sústredné rotory Výhody – vertikálny štart Nevýhody – stabilita vo vetre, akčný čas Heli robot

Quadkoptéra Podobne ako HELI Stabilizácia je lepšia – viac akčných členov Výhoda – rozloženie hmotnosti Nevýhoda – zložitejší návrh. Quadcopter

UAV Drone Lietadlo bez posádky Pohon vrtuľou alebo turbínou Výhody – dolet voči helikoptéram, nosnosť Nevýhody – vyžaduje pristávaciu dráhu, cena UAV Hellfire

Pojmy a problémy Stabilita robota Navigácia v priestore a teréne Senzorické schopnosti Mapovanie priestoru Plánovanie trajektórie

Stabilita robota Robot počas pohybu mení svoj náklon a často aj ťažisko (hexabot, walker, vozidlo s rukou). Z tohto dôvodu sa musí uvažovať stabilita robota. Ovplyvňuje ju: Pohyb a terén. Závažie. Aktuálna poloha subsystémov. Vibrácie, poruchy a podobne.

Navigácia v priestore Kľúčová úloha autonómnych robotov – určovanie polohy a smeru pohybu. Využíva na to senzory na palube a dáta prijímané od externých zdrojov.

Senzorické schopnosti Rôznorodé snímače na vozidle robota: Dotykové a tlakové spínače – nárazníky. Optočleny a zvuk – sonar, hĺbkomer, laser. Elektromagnetické – detektor kovu. Polohové – GPS modul. Gravitačné – akcelerometer, gyroskop. Kamery – maticové, riadkové, snímač gradientu, kinect.

Mapovanie priestoru Aby robot vedel, kde sa nachádza, mapuje priestor okolo seba. Časovo a výpočtovo náročná činnosť. Taktiež zaberá kapacitu pamäte. Robot musí vedieť rozlíšiť statické prekážky Robot musí vedieť zareagovať na dynamické prekážky – pohybujúce s objekty, ľudí, iné roboty.

Plánovanie trajektórie Robot môže sledovať predpísanú trajektóriu alebo si vypočítavať vlastnú podľa zvoleného prístupu. V druhom prípade mu do výpočtu vstupujú aj obmedzenia vo forme prekážok.

Robotické ruky OWI 535 a ich pracovisko

Popis OWI 535 4+1 stupňov voľnosti USB riadená robotická ruka 3 V DC motory Nosnosť 100 g Edukačný model

Čo je už dokončené Samostatný riadiaci program v jazyku C# - reprezentovaný knižnicou a GUI Spojenie cez USB knižnicu Merania pre nahradenie napájania stabilizovaným zdrojom

Aktuálne riešená otázka Nahradenie napájania PC zdrojom, príprava pre 3 samostatné ruky CIEĽ: Stabilizované napájanie, zvýšenie presnosti akčných zásahov

Spojenie s diaľkovým ovládaním Spojenie cez USB vlastnou knižnicou Priame riadenie pohybu robota CIEĽ: príprava pre riadenie pásového vozidla cez WIFI pomocou tohto ovládača

Pripojenie web kamery Vyhľadanie malej ľahkej USB Web kamery pre umiestnenie na gripper Cieľ: Snímanie a rozpoznávanie obrazu, spätná väzba

Preskúmanie možností pre využitie IRC snímačov Zavedenie optočlenov do prevodoviek Malé konštrukčné úpravy, labkarta Cieľ – presná poloha robota zaručená, využite kinematického modelu

Riadenie robota OWI pomocou USB cez Raspberry PI Riadenie robota v jazyku C pod Linuxom s využitím USB spojenia Cieľ: testovanie možností Raspberry PI ako riadiacej jednotky pre nasledujúce aplikácie

Priame riadenie motorov cez Raspberry PI Vytvorenie prevodníkov a zosilňovačov pre riadenie zo zbernice PI CIEĽ: Overenie možností priameho využitia Raspberry PI ako riadiacej jednotky

Vytvorenie výukového modelu pre účely Bc. a Ing. prác Po overení a testovaní predpokladov by mali obe roboty slúžiť pre edukačné a prezenačné účely. CIEĽ: Obohatenie fondu modelov KKUI (CMMRa. PI)

Plány smerovania Ph. D práce Cieľ je vytvorenie robustného modulárneho pásového robota s pridanými senzormi pre mnohostranné využitie jak pre výskum, Bc. a Ing. práce tak aj ako propagačno-komerčný produkt pre KKUI Využitie metód umelej inteligencie pre identifikáciu, riadenie, rozpoznávanie obrazov navigáciu a iné úlohy

Vlastnosti plánovaného robota Predpokladané parametre Relatívne veľký pásový robot 2 x 12 V batérie Servomotory pohonu Raspberry PI ako riadiaca jednotka Pripojenie cez WIFI Konštrukcia z hliníka, obal z karbónových vlákien Široká škála senzorov Metódy UI, ktoré chcem využiť Riadenie neurónovými sieťami Testovanie identifikácie Rozpoznávanie obrazu Fuzzy logika a iné metódy UI.

Ďakujem za pozornosť Jakub. cerkala@tuke. sk