Найти тему
КБ Михалёва

Разработка автономного робота-планетохода

Продолжаем историю создания робота-планетохода Скорпи-1, начатую мной в предыдущих статьях. Тех кто не знаком может прочесть с первой статьи.

Поставив на робота клешню-манипулятор с датчиками касания к объекту и его визуализации, начался процесс коммутации. В качестве контроллера был выбран Arduino UNO 328. Были сомнения, что не хватит портов на все датчики, но практически нам удалось справиться с этой задачей.

Какие задачи планировалось выполнять создаваемым устройством:

  • ориентирование в пространстве с помощью машинного зрения
  • оценка габаритов предметов для захвата манипулятором роботом-сборщиком полезных ископаемых
  • подзарядка на базовой станции
  • обмен информацией с базовой станцией
  • получение новых алгоритмов работы в режиме “standby”

И если с задачей оценки габаритов предметов для захвата манипулятором удалось справиться с помощью микровыключателей и датчиков идентификации, то с ориентированием в пространстве и возвращение на базовую станцию для подзарядки возникли сложности, растянувшиеся на несколько месяцев поиска решений и реализации.

система машинного зрения на Скорпи-1
система машинного зрения на Скорпи-1

Машинное зрение - это общее понимание способности ориентирования робота в пространстве, глазами которого являются несколько специализированных датчиков:

  • датчик обнаружения препятствия (инфракрасные датчики) для получения первичной информации о наличии препятствий перед роботом
  • датчики линии - система обнаружения и движения по линии. Необходимость в ней возникла уже на этапе заезда на базовую станцию, где других способов ориентирования было сложно придумать, и были использованы помимо датчиков линии еще и датчики препятствия для контроля за заездом на базу.
заезд на базу с ориенированием по боковым датчикам препятствий
заезд на базу с ориенированием по боковым датчикам препятствий

  • видео-камера для визуальной обнаружения объектов, их идентификации для использования в системе ориентирования при движении к базе и при сборе образцов грунта (в том числе способности автономной работы в отборе разных по цвету предметов для загрузки нужных в контейнер на роботе).

Мы не стали использовать LIDAR для построения карты местности, посчитав это решение достаточно дорогим и надеялись, что сможем решить поставленные задачи без применения лазерной системы измерения.

Первично было желание поставить камеру и делать обработку изображений на Ардуино, но быстро отказались от этой идеи, поскольку скорость обработки малая, да и задачи, решаемые контроллером Ардуино заключаются в системе управления различными устройствами на основе получаемых данных с сенсоров.

система видеоидентификации по светодиодным лентам для заезда на базу
система видеоидентификации по светодиодным лентам для заезда на базу

Для обработки видео-потока был взят контроллер ESP32 CAM способного делать обработку до 25 fps. В реалии обработка системы видеоидентификации изображений (лица) встроенным процессором происходили на скорости 2-4 fps.

12 апреля нам предстояло показать нашего робота-планетохода на выставке, а впереди еще было столько незавершенных задач...

О том как прошла презентация нашего робота-планетохода с выполнением заложенных в нем миссий читайте в следующей статье.

С уважением к читателям и подписчикам канала,

Михалев СИ, руководитель конструкторского бюро и лабораторий детской робототехники