click to add title - uamt.feec.vutbr.czrobotika/prednasky/2014_brob_06b_servisni... · stanag 2895...
Post on 30-Oct-2019
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Servisní robotika
Luděk Žalud
Ústav automatizace a měřicí techniky
FEKT VUT v Brně
Osnova
1. Rozdělení servisních robotů 1. Rozdělení servisních robotů
2. Příklady servisních robotů 2. Příklady servisních robotů
3. Servisní robotika na ÚAMT VUT 3. Servisní robotika na ÚAMT VUT
Rozdělení robotů
• nemohou se přemísťovat
• nejčastěji průmyslový manipulátor
• představují naprostou většinu v současnosti používaných robotů v průmyslu
• nemohou se přemísťovat
• nejčastěji průmyslový manipulátor
• představují naprostou většinu v současnosti používaných robotů v průmyslu
STACIONÁRNÍ
• mají lokomoční subsystém
• průmyslu se vyskytují v mizivém procentu a v jednoduchých aplikacích
• představují příslib pro budoucnost
• mají lokomoční subsystém
• průmyslu se vyskytují v mizivém procentu a v jednoduchých aplikacích
• představují příslib pro budoucnost
MOBILNÍ
Mobilní roboty
DÁLKOVĚ OVLÁDANÉ DÁLKOVĚ OVLÁDANÉ AUTONOMNÍ AUTONOMNÍ
• Autonomním robotem
myslíme zařízení, které na
základě instrukcí samostatně
vykoná nějakou úlohu.
Obvykle se předpokládá, že
robot k plnění zadaného
úkolu používá prvků tzv.
umělé inteligence, např. je
schopen se orientovat v
neznámém nebo pozměněném
prostředí, vyhýbat se
překážkám, apod.
Dálkově ovládané či řízené stroje
jsou zpravidla roboty bez
inteligence či vyšších algoritmů
řízení a rozhodování, které
pracují čistě podle povelů
operátora.
Kde mohou operovat servisní
roboty?
VE VESMÍRU SPACE
NA SOUŠI TERRESTRIAL VE VODĚ
AQUATIC
VE VZDUCHU AIRBORNE
POD ZEMÍ SUBTERRAIN
Oblasti nasazení
PowerPoint has new
layouts that give you
more ways to
present your words,
images and media.
POMOC
V BĚŽNÉM
ŽIVOTĚ
POMOC
V BĚŽNÉM
ŽIVOTĚ
PowerPoint has new
layouts that give you
more ways to
present your words,
images and media.
SPECIÁLNÍ
APLIKACE
SPECIÁLNÍ
APLIKACE
Oblasti nasazení
PowerPoint has new
layouts that give you
more ways to
present your words,
images and media.
POMOC
V BĚŽNÉM
ŽIVOTĚ
POMOC
V BĚŽNÉM
ŽIVOTĚ
Obsluha nemocných a nemohoucích
Obsluha nemocných a nemohoucích
Úklid, aplikace v domácnosti
Úklid, aplikace v domácnosti
Reprezentace firem Reprezentace firem
Prodej zboží Prodej zboží
Robotičtí průvodci Robotičtí průvodci
Zábava Zábava
Oblasti nasazení
PowerPoint has new
layouts that give you
more ways to
present your words,
images and media.
SPECIÁLNÍ
APLIKACE
SPECIÁLNÍ
APLIKACE
Průzkum člověku nebezpečných nebo
nepřístupných prostor
Průzkum člověku nebezpečných nebo
nepřístupných prostor
Vojenské roboty Vojenské roboty
Robotické odminování Robotické odminování
Průzkum vesmíru Průzkum vesmíru
Hlavní problémy k řešení
• mobilita
• komunikace
• sebelokalizace a mapování
• snímání/vnímání okolí
• napájení
• mobilita
• komunikace
• sebelokalizace a mapování
• snímání/vnímání okolí
• napájení
OBECNÉ
• odolnost vůči kontaminaci a dekontaminace
• testování – vlivy prostředí, EMC, vibrace, nízký tlak, …
• odolnost vůči ohni, prachu, vodě, ….
• odolnost vůči kontaminaci a dekontaminace
• testování – vlivy prostředí, EMC, vibrace, nízký tlak, …
• odolnost vůči ohni, prachu, vodě, ….
SPECIÁLNÍ
Mobilita
Musí být přesně definováno:
• kde bude robot používán – uvnitř, venku, …
• jak rychle se bude pohybovat
• jak často bude používán
• jak dlouho bude mise trvat
Rozměry jsou velmi důležité:
• bude robot převážet zátěž?
• bude se pohybovat uvnitř budov? –méně než 60cmsširoký
• dálkově ovládaný – kamera musí být dostatečně vysoko
Lehčí robot = mechanicky odolnější vůči vlastním pádům, převrácení, …
Není možné vytvořit robot vhodný pro všechny mise – je nutná specializace!!!
Komunikace
• spolehlivá + stabilní datový tok
• limituje mobilitu robotu
• bezpečná, velmi těžko napadnutelná
• spolehlivá + stabilní datový tok
• limituje mobilitu robotu
• bezpečná, velmi těžko napadnutelná S KABELEM
• obecně nižší spolehlivost • nepředvídatelná v urbanistických
oblastech a nerovném terénu
• potřebuje více energie
• může být rušeno
• může být odposloucháváno
• může být „hacknuto“
• obecně nižší spolehlivost • nepředvídatelná v urbanistických
oblastech a nerovném terénu
• potřebuje více energie
• může být rušeno
• může být odposloucháváno
• může být „hacknuto“
BEZDRÁTOVÁ
Příklady servisních robotů
Robotické vysavače
iRobot Roomba
Electrolux Trilobite
Sony AIBO a QRIO
Honda ASIMO
• vývojové verze – řada E
• prototypy E0-E6
• 1986-1993
• humanoidní prototypy
• P1-P3
•1993-1997
• ASIMO od 2000
• novější verze od 2004
ASIMO – Advanced Step in Innovative
Mobility
Parametry verze ASIMO 2004:
Rychlost chůze: 3km/h
Hmotnost: 54kg
Rozm.: 450x440x1300mm
Stupňů volnosti: 34
Síla úchopu: 0.5kg
Předpokládáné využití:
• prezentace firem
• hotely, recepce
• pomoc starším lidem
Boston Dynamics – big dog
• Velikost velkého psa nebo malé muly
• 1 m dlouhý, 0.7 m vysoký
• Hmotnost 75 kg
• Spalovací motor, hydraulické pohony
• legs are articulated like an animal’s, have compliant
elements that absorb shock and recycle energy
• Uváděná rychlost 6,8 km/h, stoupavost až 35 stupňů,
unese asi 120 kg zátěže
iRobot PACKBOT
• armádní, pyrotechnický,
záchranný robot
• několik verzí
• konstrukce převážně z plastů
• extrémní mechanická odolnost
• lehký
• rychlý – téměř 10km/h
• výborný v terénu
• jednoduché ovládání – ovladač
jako na konzole
iRobot PACKBOT + klony
•Množství verzí
• 710 Warrior
• 210 Negotiator
• 510 Packbot
•Uživatelsky přívětivý přístup
•Joypad pro ovládání všech
funkcí – určeno pro vojáky s
věkovým průměrem 20-25 let
Talon Robot by Foster Miller
• Military applications - teleoperated
• Primary mission - handling mines and clearing dangerous ammunition
• Newly – tactical force operations (equipped with weapons)
– M202 four round rocket launcher
– six round 40mm grenade launcher
• Weight: 45kg, dims: 85x55x28cm
• 1-4 hours of operation, up to 12 with Li-Ion batteries
MQ-1 Predator UAV
• MALE (medium-altitude, long-endurance) UAV
• první let leden 1994
• původně pouze průzkum – verze RQ-1
• později MQ-1 – multi-role
• může nést 2x AGM-114 Hellfire missiles
• dálkově ovládaný
• jde o celý systém, čítající 4 stroje, řídicí středisko a 55 osob
MQ-1 Predator UAV
• v roce 2010 bylo dosaženo celkových 1 milion
operačních hodin
• Nasazeno: Afganistán, Balkán, Pákistán,
Jemen. Irák
– 23.12.202 – první boj mezi konvenčním
bojovým letounem a dálkově ovládaným
strojem –MQ-1 byl sestřelen MIG-25
• Parametry: – rychlost: 217 km/h
– dosah: 3700km
– doba mise: 24 hod
– cena: 3,2 mil. USD/kus
– dodáno 120ks
Výzbroj: • 2 × AGM-114 Hellfire
(MQ-1B)
• 4 × AIM-92 Stinger
(MQ-1B)
• 6 × Griffin air-to-
surface missiles
MQ-9 Reaper
• od r. 2001
• původně značený jako Predator B
• dlouhý dosah
• 15x větší nosnost, 3x vyšší rychlost
oproti MQ-1
• Parametry: – Rychlost: 482 km/h
– Dosah: 5930 km
– Operační výška: 7500m
– Doba mise: 28 hodin
– Užitečná nosnost: 1700kg
– Např. 14x AGM-114 Hellfire, …
• do 6/2010 bylo ztraceno 38 Predátorů a
Reaperů v bojích v Afganistánu a Iráku,
dalších 9 během dalších operací
Robocup Rescue
• from 2001
• worldwide
• regional opens (7 in 2008)
• strong community
• disaster simulation
• change of rules
• standardised approach to asses
robots
• NIST, Intelligent Systems Division
Robot EXAMPLES
Response Robot Exercises
Servisní robotika na ÚAMT VUT
Robotour
• DARPA Grand Challenge
• autonomní průjezd trasy –
silnice, zpevněné cesty
• vyhýbání překážkám
• převoz zboží
• vlastní konstrukce
studentů
• inerciální navigace + GPS
• ultrazvukové snímače a
laserové scannery
Servisní roboty na ÚAMT
Projekt ORPHEUS
Vlastní uživatelská rozhraní
Uživatelská rozhraní
Vizuální teleprezence
PC
D D μC
AR AT
Operátor by se měl cítit být na místě robotu
• zvyšuje koncentraci
• zjednodušuje ovládání
• lépe viditelné na slunci
ORPHEUS, -X1, -X2
MOT1
OZUBENÉ PÁSY
MOT2
tělo robotu 430x540x112mm
rozměry 550x830x410mm
kola ø410mm
materiál al slitina
hmotnost 35kg
ORPHEUS-EB
• Embedded verze pro
vizuální teleprezenci
• vstup až pro 4 kamery
• interní akumulátor na
90 minut
• bezdrátový přenos
• experimenty s jinými
systémy
• Talon – armádní robot
USA
• 9m heliová vzducholoď
Visible spectrum and thermovision data
fusion
CCD image (left), corresponding thermo-
image placed over it (right)
Thermography & vision in fog or smoke
Visible spectrum and proximity 3D
data fusion
Visible spectrum, thermovision and
proximity 3D data fusion
ORPHEUS-AC
• armádní verze systému Orpheus
• průzkum chemicky, radiačně a
biologicky zamořených oblastí
• speciální snímače
• komunikace bezdrátová nebo po
kabelu
• průchodivost terénem
• extrémní odolnost – teploty, EMC,
chemické látky
• armádní zkoušky kompatibilní s
NATO – STANAG
• jednoduchá obsluha
ORPHEUS-AC
• vlastní operátorská stanice
• klimatická odolnost
• velmi jednoduchá obsluha
• virtuální průhledové displeje
ORPHEUS-AC - parameters
ROBOT DIMENSIONS 881x590x426mm
WHEEL DIAMETER 426mm
WEIGHT
42kg
BATTERY OPERATION
90 mins to 4 hours
OPERATING TEMPERATURES -32˚C to 85˚C
CHARGING VOLTAGE 18-32V
MAX. CHARGING CURRENT 5A
MAX. SPEED 5km/h
MAX. OBSTACLE HEIGHT 20cm
CLIMB ABILITY 31˚
MAX. REACH (CABLE) 100m
MAX. REACH (WIRELESS) 1km (line-of-sight)
ORPHEUS-AC – military tests
ENVIRONMENTAL
STANAG 2895 – A2, A3, C1
COS 999905 – 302, 303,
304, 309, 310, 312, 313, 314
VIBRATIONS
STANAG 2914
COS 999902 – 401, 403
EMC RADIATION
COS 599902:2002 – RE102,
RE103
EMC SUCEPTIBILITY COS 599902:2002 – CS114,
CS115, CS116, RS103
SPECIAL TESTS
ORPHEUS-AC - electronics scheme
AXIS LINUX
GRABBER
WIRE-
LESS
AC MOTOR MOTOR MOTOR
MAIN
CAMERA
REAR
CAMERA
LCD
SENSOR
LCD
SENSOR
BETA
SENSOR
BETA
SENSOR
GAMA
SENSOR
GAMA
SENSOR
RABBIT FREESCALE
COLDFIRE
MOTOR AC MOTOR
ETHERNET
SWITCH
ETHERNET
RS-485
ANALOGUE
3DOF
accele-
rometer
micro-
phone
Operator’s Station – electronics scheme
Nexcom EBC-300
FREESCALE
COLDFIRE
ETHERNET
SWITCH X
Y
WIRE-
LESS
VIDEO
CONTROL
ETHERNET
LVDS
ANALOGUE
ORPHEUS-AC – op. station
• rugged operator’s station -
to work in tactical conditions.
• battery-operated/continuous
DC power operation
• easy and intuitive control
• robot body movements -
joystick, other functions -
series of buttons
• operation of the robot (and
the whole robotic system)
may be performed while
wearing chemical gloves
ORPHEUS-AC – op. station
• own user interface program
• two processor solution
• Linux – based (own modified
kernel)
• two videos
• transparent windows
Orpheus-AM
Medical version of Orpheus robot – UNDER DEVELOPMENT
The task is to find a victim and identify it’s status – alive, aware, etc.
• audio communication
• remote temperature measurement
• breathing identification based on CO2 emission
• pulse measurement
DĚKUJI ZA POZOR
www.orpheus-project.cz
Luděk Žalud, VUT Brno
Kolejní 4
zalud@feec.vutbr.cz
Kamera na tyči
• kamera má dva stupně
volnosti a regulovatelné
přisvícení
• variabilní použití – různá
délka tyče (až 8 metrů),
zavěšení na kabelu
• zobrazení na operátorské
stanici s možností nahrávání
nebo na integrovaném displeji
top related