Научная деятельность

На кафедре Автоматики осуществлены первые опыты с моделями машин-уборщиков, направленные на отработку проблем перемещения в ограниченном пространстве при наличии препятствий и обрывов. Модели роботов-уборщиков собраны на основе конструктора LEGO, с использованием ультразвуковых датчиков препятствий, которые также выявляют край поверхности (на модели – край стола), что позволяет своевременно скорректировать маршрут и избежать падения.

Робот, показанный на видеоматериалах, снабжен гусеничной тягой для передвижения и соответствующим устройством управления. Оснастка текущей версии модели включает направленный вниз ультразвуковой датчик, размещенный на вынесенной вперед штанге, которая позволяет сканировать поверхность в угле 180º по ходу модели. В случае обнару­жения края стола робот прекращает прямое движение и поворачивает, выбирая новое направление движения в соответствии с гене­раль­ной задачей. Также робот снабжен датчиком цвета для определения места складирования груза и захватами для взятия груза. Моделью груза в данном случае служили деревянные кубики.

При переходе к реальному устройству, решающему практические задачи, отдельные элементы устройства будут исполнены в соответствующей аппаратной версии и с заменой соответствующих подпрограмм управления ими. Макро-алгоритм управления при этом будет наследовать часть апробированных на модели решений. А именно: метод поиска цели (груза, породы, снега и т.п.), метод формирования команд на изменение пути следования, поиск места выгрузки по заданным признакам или меткам, метод принятия решения к выгрузке.

Апробированные алгоритмы были разработаны для обнаружения малых деревянных кубиков, размещенных на столе и имитирующих груз. Сборка их в ковш и выгрузка в специально отведенное место – цель действий робота.

После обнаружения блоков с помощью ультразвукового датчика, робот останав­ливается, приближается к грузу (для чего корректирует направление своего движения). Если расположение груза соответствует позиции для применения захвата, включается захват, робот захватывает груз. Если же блок расположен с большим отклонением от курса, робот корректирует свое положение по отношению к грузу. В итоге стабильно обеспечивается захват груза.

После захвата блока робот движется в направлении места складирования, отыскивая метку этого места. Место складирования размечено белым прямоугольником с черным периметром. Эта метка отыскивается датчиком цветности. После того, как полученные сигналы от датчика цветности гарантируют, что груз находится в месте выгрузки, робот выгружает этот груз.

Расположения грузов и мест выгрузки случайным образом менялись для практического исследования успешности и эффективности разработанных алгоритмов. Действия робота по алгоритму близки к действиям насекомых, образующих колонии при поиске и сборе добычи.

А на этом видео показана двухколёсная самобалансирующаяся подвижная платформа (сегвей), предназначенная для демонстрации и изучения алгоритмов управления. Построена на базе электродвигателей от конструктора LEGO. В алгоритме управления используется информация с гироскопа, акселерометра (MPU6050), энкодера (встроен в электродвигатель). Управление осуществляется от 32 битного ARM микроконтроллера STM32F100RBT6B. Программа написана на Си. Платформа разработана и изготовлена на кафедре Автоматики Новосибирского государственного технического университета (НГТУ).