Проекты

Робот удалённого присутствия

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Робототехника
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2033
Предметы: Физика, Информатика, Робототехника
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Сейчас индустрия робототехнических систем стремительно развивается, роботы трудятся во многих сферах. Однако большинство из них «заточены» под определённые узкие задачи, их стоимость высока, и они сложны в обслуживании.

Цель

Создать универсального, простого и надёжного робота удалённого присутствия для помощи человеку и решения различных бытовых и специальных задач.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Алюминиевые П-образные профили
  • Алюминиевые листы
  • Гусеничный движитель
  • Подвеска типа Кристи
  • Аккумулятор напряжением 12 В
  • Автоматический выключатель
  • Стабилизатор напряжения
  • Электрические мотор-редукторы червячной передачи номинальной мощностью 70 Вт
  • Тонкий клиент Centerm Information GI945
  • Энергоэффективный процессор Intel Atom N270, 1 Гбайт оперативной памяти
  • Wi-Fi модуль
  • 4G-модем
  • Видеокамера FullHD
  • Микрофон
  • Тепловизор AMG8833
  • Видеокамера HD
  • Плата Arduino Uno
  • Электромотор
  • Фара
  • Сирена
  • Плата Arduino Mega
  • Сервомотор
  • Тепловизор

Описание

Авторы спроектировали и собрали гусеничную тележку габаритами 56х41х27 см и массой 7,5 кг. Каркас корпуса сделан из алюминиевых П-образных профилей, нижняя, передняя и задняя части робота сделаны из алюминиевых листов. С обеих сторон робота установлено по гусеничному движителю. В роботе используется подвеска типа Кристи, рассчитанная на перевозку роботом полезного груза до 10 кг.

Бортовая сеть робота состоит из свинцово-кислотного аккумулятора напряжением 12 В, защита от короткого замыкания реализована автоматическим выключателем, защита от скачков напряжения – стабилизатором напряжения. В качестве тяговых приводов используются электрические мотор-редукторы червячной передачи номинальной мощностью 70 Вт каждый.

Вычислительным центром робота является тонкий клиент Centerm Information GI945, имеющий на борту энергоэффективный процессор Intel Atom N270, 1 Гбайт оперативной памяти, Wi-Fi модуль и 4G-модем для возможности работы робота через мобильный интернет. В передней части робота на 2-осевом подвесе установлена FullHD видеокамера, микрофон и тепловизор AMG8833. В задней – статичная HD-видеокамера. Из-за отсутствия на тонком клиенте портов GPIO используется Arduino Uno для управления через реле мощным оборудованием: электромоторами, фарой, сиреной и Arduino Mega для работы с маломощными компонентами: сервомоторами, тепловизором и другими датчиками.

Тонкий клиент управляется ОС Linux. Python-приложение осуществляет контроль систем робота и управление оборудованием. Наш робот управляется оператором через веб-интерфейс по локальной сети напрямую, либо через интернет (технически через промежуточный сервер). Веб-интерфейс оператора написан на Python с использованием библиотеки Flask и Sockets. При работе через интернет аудио-, видеопоток и картинка с тепловизора транслируются по протоколу RTMP и HLS при помощи FFMpeg через видеосервер на базе Nginx и nginx-rtmp-module, а при работе в локальной сети – напрямую к оператору по HTTPS через утилиту Motion. В разработанном нами ПО используются open-source библиотеки и программы, свободно распространяемые по лицензиям открытого ПО.

Результаты работы/выводы

Авторы получили рабочий компактный прототип робота с высокой проходимостью и хорошей грузоподъёмностью.

Перспективы использования результатов работы

Рабочий компактный прототип робота позволяет использовать его как для решения повседневных задач, например, для создания эффекта присутствия на уроке в школе для маломобильных людей, так и для специализированных задач, таких как работа в опасных зонах без риска для человека (бортовой тепловизор позволяет различать тёплые объекты, например, возгорания или людей под завалами).