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.
Download
Report
Transcript 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.
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
Viperoid
plazivého pohybu
Výhoda – vysoká modularita – pripájanie
rovnakých modulov, prejde malými otvormi
Nevýhoda – nižšie reálne uplatnenie
Gúľanie
Využitie
valivého
pohybu
Výhoda – využitie
ako domáci robot,
odolnosť voči
nárazom
Nevýhoda – malé
praktické použitie
ROLLO
Kolesá – 1 pár
Robot štýlu Segway
Neustála snaha
kompenzovania
náklonu a udržanie
rovnováhy
Výhoda – Vysoká
mobilita, vie ísť aj do
sklonu terénu
Nevýhoda – stabilita,
malé praktické
použitie
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
DFRobot Rover
s vysokou
stabilitou a
mobilitou v
členitom teréne.
Výhoda – Unesie
väčšiu váhu,
modulárnosť
Nevýhoda –
zložitejší
konštrukčný návrh
Kráčajúce roboty - humanoid
Humanoidné
roboty, mnoho
stupňov voľnosti
Výhody – časom
môžu nahradiť
človeka v
náročných
činnostiach
Nevýhoda zložitosť
NAO
Viacnohé roboty
Hexabot Phoenix
Dizajn podľa hmyzu
Výhody – Spája
výhody kráčajúcich
robotov a terénnych
pásových robotov
Nevýhoda – Zložitejší
návrh a riadenie
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
3V 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 (CMMRaPI)
Plány smerovania PhD 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 12V 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
[email protected]