Takistuste vältimise lahendus õpperobotile Robotont
Abstract
Robotont on ROS-i avatud tarkvaral põhinev kolmerattaline omniliikuv robot. Käesoleva
töö tegemise ajal on Robotondi robotil (Intel RealSenseTM) 3D sügavuskaamera, mida saab
kasutada roboti ees olevate objektide tuvastamiseks ja kauguste mõõtmiseks. Selle kaamera
limiteeritud vaatevälja tõttu on 360-kraadises ulatuses objektide tuvastamine ja kauguste
mõõtmine võimalik ainult roboti 273-kraadise pöörde teostamisel. See tähendab, et robotil
on vaja teostada lisaliigutusi, et saada terves ümbruses läheduses olevate objektide kohta
informatsiooni. Käesoleva töö eesmärk on välja selgitada mobiilses robootikas kasutusel olevad
lahendused objektide tuvastamiseks ja nende kauguste mõõtmiseks. Lisaks välja selgitada
kuidas inimene saab kasutada valguslahendusi robotil. Nende teadmiste põhjal disainida ja
valmistada Robotont robotile lisamooduli prototüüp, millel on a) kaugusandurid takistuste
kauguste mõõtmiseks ning b) võimalus anda kasutajale visuaalsel kujul märku roboti olekutest.
Töö tulemusena disainiti ja 3D prinditi roboti ümber raam, mille külge paigutati ringikujuliselt
12 kaugusandurit selliselt, et kaugusandurite vaateväljad kataksid roboti ümbrust võrdsete
vahedega. Lisamooduli juhtimiseks tehti täiendusi Robotont roboti püsivarale ja vastavatele
ROS-i kimpudele. Kasutusele võetud 12-le kaugusandurile leiti optimaalne paigutus. Valminud
lahendus võimaldab robotil mõõta ümbritsevate objektide kaugusi suuremas vaateväljas,
teostades vähem lisaliigutusi robotile. Lisatud valgusriba annab võimaluse roboti olekute
visuaalseks kujutuseks.
In English: Robotont is a three-wheeled omnidirectional moving robot based on an open platform ROS.
During the time of making this thesis, the Robotont robot is equipped with an (Intel
RealSenseTM) 3D depth camera, which can be used for detecting and measuring the distance of
objects appearing in front of the robot. Due to the limited field of view of the camera, obtaining a
full 360-degree scan of obstacles and their distances is only possible when making a 273-degree
turn with the robot. This means that additional driving steps are required to keep the full-field
knowledge of nearby objects up to date. This thesis aims to research possible solutions for
mobile robot obstacle detection and distance measurement. In addition, how a human can use
light solutions for a robot. Based on the knowledge gained, this thesis aims to design and build
an extra shield prototype as an additional module for a robot called Robotont, which a) has
integrated distance sensors for obstacle distance measurement and b) possibility to give user a
visual representation of robot states. As a result, 3D printed shield comprising of 12 distance
sensors was created. 12 distance sensors were placed in a way that areas outside of sensors field
of view would be distanced equally. Robotont firmware and ROS packages were complemented
to control the additional module. Optimal placement was put together for 12 distance sensors.
This solution allows a wider field of view for robot obstacle distance measurement and the robot
has to do less additional driving. Added light solution can be used for visual representation of
robot states.
Description
Keywords
roboti operatsioonisüsteem (ROS), haridusrobot, takistuste vältimine, kaugusandur, LED visualiseerimine, ROS, educational robot, obstacle avoidance, distance sensor, LED visualisation