Katedra robotiky 

přihlásit do systému

Mobilní roboty katedry

Arion TeleRescuer Hercules Odin Crawler Ares Hardy Aegis Venca Kraken Big Foot Final Monster OmniBot Pásový robot Adam

← Zpět na seznam robotů


Robot Hercules

Hercules

Průzkumný a zásahový čtyřkolový mobilní robot.

Hercules – galerie s fotografiemi (34)

Hercules – video 1

Hercules – video 2

Základní parametry

Podvozek: 4kolový, nezávislé odpružení všech kol
Řízení: natáčecí zadní náprava (Ackermann)
Pohon: hnaná přední náprava s diferenciálem
Rameno: 3 stupně volnosti (rotace) + chapadlo
Motory: - DC motor pro pojezd
- servo pro zatáčení
- 3 Maxon EC motory pro rameno
- DC motor pro chapadlo
Senzory: - laserový snímač vzdálenosti na rameni
- inkrementální snímače polohy v pohonech ramene
- odporový teploměr měřící teplotu okolí
- detektor plynů Dräger X-am 5000
- stereovizní kamerová hlava na rameni
- couvací kamera na podvozku
Řídicí systém: dálkové bezdrátové řízení všech funkcí z počítače
Přenos signálů: - Radiocrafts RC1280HP (868 MHz) pro pojezd
- Wi-Fi (2,4 GHz) pro obraz z kamery (TCP)
- Wi-Fi (2,4 GHz) pro řízení ramene a signály senzorů (UDP)
Rozměry: - podvozek: 990 x 710 x 675 mm
- délky článků ramene: 450 mm, 860 mm (dosah 1390 mm)
Hmotnost: 165 kg (140 kg podvozek + 25 kg rameno)
Nosnost: 115 kg podvozek; 1,1 kg rameno

Financování, projekt

Název projektu: Výzkum a vývoj speciálního víceúčelového zásahového vozidla se systémem operativní změny parametrů, využívaného pro záchranu osob i materiálních hodnot, při katastrofách, požárech, povodních, expedicích a protiteroristických akcích, MPO, TANDEM, FT-TA3/014/2006-2009

Příjemce podpory: FITE a.s.

Spolupříjemce: VŠB-TU Ostrava, prof. Ing. Jiří Skařupa, CSc.

Popis robotu

Jako podvozek tohoto mobilního robotu byl použit elektrický invalidní vozík InvaCare, konstrukčně upravený na katedře pro uložení potřebné dodatečné elektroniky a uchycení manipulační nadstavby. Díky použití vysoce optimalizovaného a konstrukčně výborně zvládnutého podvozku má mobilní subsystém robotu vynikající parametry, zejména dojezd na baterie, nosnost, rozsah rychlostí (dokáže jet velmi pomalu i velmi rychle), výkon a manévrovatelnost (zatáčející zadní náprava s velmi malým poloměrem otáčení). Jako poměrně obtížný oříšek se ukázala problematika řízení funkcí tohoto podvozku (zapínání, přepínání rychlostí, jízda, zatáčení) dálkově pomocí počítače - původní řídicí systém vozíku je založen na specializované a uzavřené sběrnici typu CAN, jejíž protokol se nepodařilo vyluštit. Problém se nakonec podařilo obejít a pojezd je možno plně řídit dálkově z vlastní řídicí aplikace, prostřednictvím katedrou navržené a vyrobené elektroniky.

Manipulační nadstavba je kompletně navržená a realizovaná katedrou. Jedním z hlavních požadavků byla vzhledem k okolnostem co nejmenší náročnost výroby (časová i finanční), proto jsou např. všechny tři pohonné jednotky totožné, bez ohledu na nižší skutečné zatížení některých kloubů. Konstrukční jednoduchost má však i své výhody, především je nutné zmínit nulové mechanické vůle, díky čemuž je možno provádět velmi přesné a jemné polohování. Manipulátor má 3 stupně volnosti, všechny klouby jsou osazeny diskovými elektromotory MAXON EC90F 60 W doplněnými o harmonické převodovky. Pro nízkoúrovňové řízení pohonů ramene jsou využity jednotky Maxon EPOS propojené CAN sběrnicí.

Na přírubu manipulátoru je možno uchytit libovolný efektor včetně orientačního ústrojí. V současné době je robot vybaven pevným dvoučelisťovým chapadlem se softwarově volitelnou sílou stisku (7 úrovní v každém směru).

Robot je vybaven stereovizní kamerovou hlavou umístěnou na začátku posledního článku manipulátoru, což umožnuje jak neustálé sledování objektu manipulace, tak rozhlížení pomocí kamer při jízdě nebo průzkumu prostředí. V prostoru mezi kamerami je integrován laserový dálkoměr s dosahem 5 metrů. Podvozek robotu je dále vybaven třetí kamerou určenou pro navigaci při jízdě vzad.

Robot je možno řídit bezdrátově z operátorského pracoviště (kufříku) vybaveného potřebnou elektronikou, akumulátorem, vysílací a přijímací technikou a notebookem s dotekovou obrazovkou. Všechny funkce robotu jsou sloučeny do jedné uživatelsky příjemné a přehledné aplikace; při návrhu uživatelského rozhraní byl hlavní důraz kladen na obraz z kamerového subsystému. Všechny důležité funkce je možno ovládat pomocí jediného bezdrátového ovladače (gamepadu), přičemž manipulátor má režim vhodný pro rozhlížení pomocí kamer a režim vhodný pro manipulaci. Nezbytné informace jsou integrovány přímo do obrazu z kamer, pokročilé funkce a údaje jsou k dispozici na panelu v pravé části aplikace. Operátor má rovněž možnost využít 3D brýle pro stereovizi a/nebo polohový senzor pro ovládání ramene metodou kopírování pohybu ruky v prostoru.

Samotný robot je osazen dvojicí minipočítačů (Via EPIA a netbook Asus EE), z nichž na jednom běží serverová aplikace řídicí pohyby manipulátoru a zpracovávající signály senzorů a ve druhém běží aplikace, která snímá a komprimuje obraz z kamer. Obě tyto serverové aplikace komunikují s klientskou aplikací (operátorský kufřík) pomocí Wi-Fi. Signály pro pojezd robotu jsou přenášeny pomocí rádiového signálu, kvůli jeho vyšší spolehlivosti v budovách a zarušeném prostředí.

V září roku 2010 byl robot doplněn o odporový teploměr pro měření teploty okolí a především o detektor plynů Dräger X-am 5000, který je možno vybavit čidly až pro 5 různých plynů. Údaje z tohoto detektoru (a i z teploměru) jsou samozřejmě přenášeny do operátorského kufříku a zobrazeny přehledně na obrazovce. Robot byl dále doplněn o další krytování a byla vylepšena řídicí aplikace. Primární motivací pro tyto úpravy byla účast robotu Hercules na největší letecko-armádně-bezpečnostní akce ve střední Evropě - Dnů NATO v Ostravě, kde byl robot největším lákadlem na stánku Fakulty strojní, resp. Katedry robotiky.

Hercules je katedrou velmi často používán pro demonstrační účely. Mimo zmíněné akce Dny NATO 2010 byl přítomen také na následujícím ročníku (2011) a dále byl k vidění například v pořadu Víkend televize Nova, v pořadu Živě na jedničce televize ČT1, na Slezskoostravském hradě během akce Chemie na hradě, na několika ročnících veletrhu studijních příležitostí Gaudeamus v Brně atd.

© Katedra robotiky 2008-2017, Tomáš Kot

telefonní seznam | kontakt