Instytut Technologii Eksploatacji – PIB Zadanie badawcze: Politechnika Śląska Instytut Technologii Eksploatacji – PIB Zadanie badawcze: II.4.1. Wielozadaniowe mobilne roboty wykorzystujące zaawansowane technologie Kierownik zadania: Prof. dr hab. Wojciech MOCZULSKI Obejmuje okres: 01.01.2011 ÷ 30.06.2011 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 1/25

Cel realizacji zadania badawczego Opracowanie i wykonanie zespołu robotów mobilnych przystosowanych do monitorowania obiektów technicznych i wykonywania specjalistycznych zadań w ramach nadzoru eksploatacyjnego i ochrony przed zagrożeniami. Zaplanowany rezultat końcowy: II.4.1_U_1_1 Robot bazowy „Transporter” (1 szt.) II.4.1_U_1_2 Specjalistyczny robot inspekcyjny "Pathfinder" (2 szt.) II.4.1_U_1_3 Specjalistyczny robot inspekcyjny "Explorer" (1 szt.) II.4.1_U_1_4 Manipulator robota "Transporter" (1 szt.) II.4.1_U_1_5 Modułowy układ wykonawczy do pobierania próbek (1 szt.) Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 2/27 2/25

Manipulator robota Transporter Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 3/27 3/25 II.4.1 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … Wielozadaniowe mobilne roboty … 3/27 3/27

Manipulator robota Transporter Zakres działania Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 4/27 4/25 II.4.1 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … Wielozadaniowe mobilne roboty … 4/27 4/27

Manipulator robota Transporter Komponenty Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 5/27 5/25 II.4.1 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … Wielozadaniowe mobilne roboty … 5/27 5/27

System mocowania czujników Zasada działania Obudowa IP65 dla małych czujników Uniwersalne mocowanie dla dużych czujników Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 6/27 6/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 6/27

System mocowania czujników Struktura sprzętowa lub Ethernet Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 7/27 7/25 II.4.1 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … Wielozadaniowe mobilne roboty … 7/27 7/27

Różnorodność głowic, (rodzaj gleby, rodzaj próby) Układ pobierania próbek Prace koncepcyjne Analiza wielu rozwiązań mechanizmów, przy wielu ograniczeniach konstrukcyjnych, technologicznych i ekonomicznych Różnorodność głowic, (rodzaj gleby, rodzaj próby) Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 8/27 8/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 8/27

Układ pobierania próbek Koncepcja optymalna Moduł liniowy na śrubie HIWIN KK60 Siłownik liniowy CON35 24 V Powergate Opcjonalnie Wyściółka Głowica rdzeniująca Chwytak rdzeniujący Cylinder Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 9/27 9/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 9/27

Struktury sprzętowe systemu monitorowania Robot Explorer i Transporter Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 10/27 10/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 10/27

Oprogramowanie dla manipulatora Funkcjonalność oprogramowania (UML) Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 11/27 11/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 11/27

Oprogramowanie dla manipulatora Automatyczny załadunek robota Pathfinder (UML) Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 12/27 12/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 12/27

Oprogramowanie dla systemu mocowania czujników Funkcjonalność oprogramowania (UML) Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 13/27 13/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 13/27

Koncepcja systemu dla robota Pathfinder System sterowania Koncepcja systemu dla robota Pathfinder ATMega64 Mikrofon/głośnik Kamera Sieć WiFi FoxBoardG20 Zadania niskiego poziomu Zadania wysokiego poziomu Jednostka centralna System audio Komunikacja System wizyjny Układ sterowania Układy wykonawcze czujniki Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 14/27 14/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 14/27

Struktura logiczna układu sterowania dla robota Pathfinder System sterowania Struktura logiczna układu sterowania dla robota Pathfinder ATMega64 PWM Sterownik silników FoxBoard G20 Karta sieciowa Bullet Eth RS232 Akcelerometr SMB Czujnik temperatury Karta dźw. SL8850-SBK USB UART Monitor akumulatorów Kamera Logitech C500 USB Serwo anteny Kluczowanie mocy Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 15/27 15/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 15/27

Opracowanie oprogramowania dla systemu sterowania 1. Środowisko programistyczne Microsoft® Robotics Developer Studio (MRDS). 2. Architektura systemu sterowania wysokiego poziomu każdego z robotów została podzielona na trzy warstwy: warstwę użytkownika – zawiera panele operatorów, komunikuje się urządzeniami peryferyjnymi operatora oraz z warstwą logiki aplikacji warstwę logiki aplikacji – zawiera serwisy MRDS odpowiedzialne za logikę działania SSR, np. sterowanie ruchem robota, przekazywanie /zapis strumienia wideo, obsługę podukładów (UPP, UCS, manipulator) robotów, i inne. Zawartość tej warstwy (zbiór serwisów) uzależniona jest przede wszystkim od funkcjonalności robotów i całego systemu. Komunikuje się z warstwą użytkownika i warstwą pośrednią – nie ma bezpośredniej komunikacji pomiędzy wymienionymi warstwami, warstwę pośrednią – komunikuje się z warstwą logiki aplikacji oraz z podstawowymi urządzeniami robotów (kamery, czujniki stanu robota, czujniki otoczenia, oświetlenie, napędy (główny/pomocniczy)) za pomocą układu FoxBoard oraz z innymi urządzeniami (GPS, UPP, UCS, manipulator) poprzez ich interfejsy. Zawarte w niej są głównie serwisy odpowiedzialne za bezpośrednie sterowanie urządzeniami robotów. Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 16/27 16/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 16/27

Opracowanie oprogramowania dla systemu sterowania Funkcjonalność robota Pathfinder Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 17/27 17/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 17/27

Opracowanie oprogramowania dla systemu sterowania Funkcjonalność robota Transporter Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 18/27 18/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 18/27

Opracowanie oprogramowania dla systemu sterowania Funkcjonalność robota Explorer Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 19/27 19/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 19/27

Opracowanie symulatora działania robotów Aplikacja środowiska symulacyjnego Rys. Ogólna koncepcja okien aplikacji środowiska symulacyjnego i ich komunikacji Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 20/27 20/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 20/27

Opracowanie symulatora działania robotów Wirtualne modele platform robotów i środowiska działania robotów Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 21/27 21/25 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 21/27

Podsumowanie 1 2 3 Uzyskane efekty praktyczne: prototyp platformy nośnej robota Pathfinder; rozwiązanie konstrukcyjne manipulatora modularnego (dla robota Transporter); udoskonalone rozwiązanie konstrukcyjne urządzenia do pobierania próbek gleby (dla robota Explorer); 2 Planowane prace w ramach kolejnego etapu w II półroczu 2011 roku, obejmują: w ramach KMII i KM III - kontynuacja opóźnionych prac wykonawczych konstrukcji robotów Transporter oraz Explorer oraz opracowanie kompletnej dokumentacji konstrukcyjnej i wytworzenie układu pobierania próbek i manipulatora; kontynuacja zadań związanych z opracowaniem oprogramowania dla ww. układów w ramach KM IV - kontynuację i zakończenie prac obejmujących moduły sterowania i komunikacji. w ramach KM V – kontynuację prac związanych z opracowaniem symulatora działania robotów oraz oprogramowaniem dla systemu sterowania 3 Inne: publikacja artykułu (Wybrane Problemy Inżynierskie, 2011) oraz wygłoszenie referatu Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 22/27 22/25

Dziękujemy za uwagę Wielozadaniowe mobilne roboty … II.4.1 23/27 23/25