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.