Robotino

Martin Locker, 2008-05-07

výukový robot od firmy FESTO

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

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.

Základní parametry robota

Mobilní robot
Podvozek se všesměrovými koly
Kruhový půdorys o průměru 370 mm
Hmotnost 11 kg
Maximální rychlost 2m/s

Všesměrový podvozek

Kinematika všesměrového podvozku

Pohonná jednotka

Stejnosměrné elektromoty 24V
Optický inkrementální snímač
Všesměrové kolo Omniwheel
Planetová převodovka
Převod ozubeným řemenem

Displej řidicího systému

Řídicí jednotka

Řídicí počítač průmyslového standardu PC-104 (procesor VIA Eden 300 MHz)
Operační systém RT Linux
Jednočipový mikrokontroler řady AVR ATmega pro řízení pohonů a obsluhu senzorů (rozhraní pro připojení digitálních a analogových senzorů a aktuátorů)
Komunikace s PC pomocí WiFi