Czech English

Trends in automation

rozhovor pro časopis firmy FESTO

Jak se k vám Robotino dostal?
Na naší škole se již několik let vyučuje robotika, a to jak "klasická" průmyslová, tak i mobilní. Vedle výuky pracuje na naší škole klub robotiky, kde se žáci věnují právě mobilní robotice. Výsledkem činnosti tohoto klubu jsou i velmi dobré výsledky na světových soutěžích mobilních robotů.
Díky získaným zkušenostem v tomto oboru pořádáme tématicky zaměřené semináře robotiky pro zájemce z dalších škol. Jednoho z těchto seminářů se zúčastnil i pan Andršt, zástupce firmy Festo. Takže když jejich firma hledala vhodnou střední školu, která by otestovala školní výukový robot Robotino a ověřila jeho vhodnost pro výuku, byla vybrána právě ta naše.
Můžete jej popsat po technické stránce?
Robot Robotino je mobilní robot určený pro výukové účely. Má kruhový půdorys o průměru 370mm, hmotnost 11kg a maximální rychlost 2m/s. Používá podvozek se všesměrovými koly. Konstrukce podvozku je tvořena laserem svařenými díly z nerezového plechu. Každé kolo je poháněno samostatným motorem a díky tomu má robot výbornou manévrovatelnost. Může se pohybovat libovolným směrem a současně se i otáčet. Směr pohybu je dán skládáním rychlostí jednotlivých kol, proto musí být pohony velmi dobře řízeny. Regulaci rychlosti otáčení zajišťují PID regulátory, které získávají informaci o aktuálních otáčkách pomocí optických inkrementálních snímačů na motorech. Napájení pohonů i dalších částí robota zabezpečují dva olověné bezúdržbové akumulátory, které zajistí více než jednu hodinu trvalého provozu.
Mozkem robota je průmyslový jednodeskový počítač standardu PC104 s operačním systémem RT Linux. Rozhraní mezi ním a vlastním hardwarem robota zajišťuje speciální modul s jednočipovým mikrokontrolerem Atmel. Na tento modul jsou kromě pohonů připojeny senzory robota a na rozšiřující konektory je možné připojit další senzory a aktuátory.
V základním vybavení robota je taktilní nárazník pro detekci kolizí, 9 infračervených triangulačních dálkoměrů Sharp s rozsahem 4-30cm, dva limitní optické snímače a jeden analogový indukčnostní snímač polohy. Přímo k řídicímu počítači je připojena USB kamera pro získání obrazové informace.
Doplňkovým modulem je navigační systém NordStar, který využívá optické lokalizace robota při pohybu v místnosti.
Programování robota je možné na několika úrovních. Nejjednodušší je použití grafického systému RobotinoView. V tomto systému jsou připraveny bloky pro přístup k hardwaru robota, pro zpracování dat a pro jejich zobrazení. Tím lze velmi snadno sestavit a odladit algoritmy pro řešení rozličných úloh. Takto vytvořený program se spouští přímo na osobním počítači, který komunikuje s robotem pomocí Wi-Fi.
Další možností je využití některého z vyšších programovacích jazyků C++, Java, Python a API pro přístup k hardwaru robota. To umožňuje programátorovi využít naplno možností tohoto systému. Vlastní program může běžet buď přímo na PC a komunikovat s hardwarem přes Wi-Fi nebo může být zkompilován přímo pro cílový systém. Po přenesení do řídicího počítače robota se tak robot stává zcela autonomním.
Jde o výukovou pomůcku - v jakých předmětech jej používáte a co všechno robot "umí", resp. je možné s ním dělat?
Hlavním působištěm je samozřejmě předmět robotika, ale díky vybavenosti snímači a pohony lze robota velmi dobře použít i při výuce automatizační techniky, např. při výuce senzoriky, řízení pohonů, regulaci.
Sám robot, kromě několika ukázkových programů, nic neumí. Je pouze prostředkem pro řešení úloh robotiky. Studenti začínají od jednoduchých úloh typu nastavit rychlosti pohonů tak, aby zajistili požadovaný výsledný pohyb robota, zastavit robota po ujetí požadované vzdálenosti. Dále základní úlohy reaktivního chování, např. zastavení robota po kontaktu s překážkou, změnu směru při detekci překážky, udržování konstantní vzdálenosti od stěny...
Poté následují komplexnější úlohy, které již odpovídají některým úlohám z praxe, sledování předepsané dráhy pomocí optických nebo indukčnostních snímačů, vyhýbání se překážkám. Dalším stupínkem jsou úlohy využívající zpracování obrazu z kamery, např. sledování předmětů, jízda po vyznačené dráze..
Jaká je odezva ze strany studentů?
Studenti k práci s robotem přistupovali velice aktivně a považovali jej za vítané zpestření výuky. Oceňovali především, že grafický programovací systém lze bez problémů zvládnout, a zadané úkoly dobře řešili. Robot Robotino obohatil výuku robotiky a nezanedbatelný byl i jeho praktický přínos pro studenty, kteří měli šanci vše si na vlastní pěst vyzkoušet. Získané poznatky budou moci využít v dalším studiu a v budoucím zaměstnání.
Jak hodnotíte spolupráci se společností Festo?
Firma Festo nám poskytla školní robot Robotino, abychom ho otestovali a ověřili jeho vhodnost pro výuku. Zároveň nám poskytla všechno potřebné a dala nám možnost vyzkoušet si vše vlastními silami dle našich schopností. Během projektu s námi udržovali zpětnou vazbu, jak práce pokračuje, a průběžně se zajímali o výsledky. Na závěrečnou prezentaci zajistili účast zástupců škol, kteří budou výsledky naší práce dále používat.