Osobní roboti

Osobní roboti
Jedná se o roboty určené k tomu aby pomáhaly s různými lidskými činnostmi - od toho, že Vám přinesou nač ukážete, přes uklízení až po (třeba někdy v budoucnu) vaření. Záleží jen na schopnostech robota.
 

ASRO - asistenční robot

Shrnutí projektu

 

Představte si robota, který Vám podá, přinese, odklidí, vše na co ukážete. Neodmlouvá, nehádá se, jen plní rozkazy. Je něco takového možné? Je! A kupodivu je to velmi jednoduché. (Jen to ještě nikoho nenapadlo). Nejde o žádnou novou technologii, která by už neexistovala ale o využití něčeho co už je otestované a používá se spoustu let. Jediná inovace je, že máme k dispozici lepší senzory. A o jaké to technologii tu mluvíme? Jedná se o dvě dnes již běžně používané technologie. První je technologie na cíl laserem naváděných pum a druhou technologií je mapování prostoru, kterou používají robotické vysavače nebo roboty na robotických závodech. Pokud tyto dvě technologie dáme dohromady, získáme robota, který uchopí to, na co mu ukážeme speciálním laserovým ukazovátkem a pak se s tím vrátí zpět k nám.

A k čemu je taková věc dobrá? V první řadě je to určené lidem, kteří mají trvalé nebo dočasné problémy s pohybem. Zkuste si třeba s pochroumanými zády nebo nohama v sádře podat jen něco co se nachází na druhé straně místnosti. Třeba sklenici vody.

O podobného robota se pokouší na světě hodně firem i jednotlivců ale až na výjimky dělají jednu chybu – snaží se za každou cenu napodobit co nejdokonaleji člověka – výsledkem je že se utopí v řešení spousty zbytečných problémů. Když chci něco udělat, musím si klást ty správné otázky a jednou ze základních otázek je: Co chci aby to dělalo?

Pokud už takový robot bude k dispozici, tak umožníme třetím stranám, aby si do něj doplnili vlastní řízení. Vznikne tak školní pomůcka a taky možnost pro další subjekty na trhu, uskutečnit své nápady ale vždy s toho budeme něco mít. Třeba řízení robota přes mobil nebo tablet.

No a v poslední řadě je připravena evoluce robota – od základního modelu, přes model  s ovládáním pomocí tabletu po model s pásovým podvozkem se schopností zdolat schody, model se šestinohým podvozkem, rozpoznávání řeči, tvarů a jiné. Postupně můžeme vylepšovat i další části robota. Už nyní je jasné kam se může projekt rozvíjet.   

Popis produktu

Koncepce

Aby byla koncepce robota co nejefektivnější a přitom jednoduchá jak na konstrukci tak na ovládání je robot 1,05m vysoký vyrobený z materiálů plast (kryty a podvozek), kov (převody) a dřevo (paže a „páteř“). Robot ASRO je vybaven tříkolovým podvozkem a je tímto i omezen  na bezbariérové prostory s maximální výškou prahu asi 5cm. ASRO je vybaven dvěma pažemi pro uchopení předmětů. Robot by měl mít k dispozici otevřené komunikační rozhraní s definovaným protokolem umožňující komukoliv doplnit vlastní řídící počítač a využít informace, které robot shromažďuje o svém okolí k vylepšení a doplnění funkcí. 

Ovládání

Pro základní ovládání byl vymyšlen systém speciálního ukazovátka a dvou základních tlačítek. Na ukazovátku je menu. Jedním tlačítkem se vybírá funkce z menu – třeba přines. Druhým tlačítkem se aktivuje ukazovátko, kterým ukážeme na předmět (třeba hrnek). Robot ASRO potvrdí písknutím, že přijal příkaz, vyrazí, předmět uchopí a přiveze ho k nám. Po příjezdu se ASRO zastaví asi 1-1,5m od ukazovátka, písknutím se ohlásí a čeká na příkaz. Ukazovátkem namíříme na místo, kam chceme předmět položit a po potvrzení písknutím robot předmět položí a vrátí se na místo 1-1,5m od ukazovátka. Pokud někam jdeme a vezmeme si ukazovátko se sebou, ASRO nás s odstupem bude následovat.

Orientace

Robot není vybaven zrakem schopným rozpoznávat tvary. Základem jsou nová infračervená antikolizní čidla IRAS v podvozku. Na hlavě má IRAS detektory proti kolizi s člověkem a předměty, které podvozek nedetekuje (například stůl). Dále je robot vybaven aktivním skenerem, který slouží k určení vzdálenosti a zaměření polohy místa kde má vykonat příkaz a který mu dává přehled o barvách okolí – ASRO je tak schopný rozlišit různé materiály. Skenuje se v pěti barvách – infračervená – červená – zelená - modrá a ultrafialová. Robot vytváří mapu prostor ve kterých se pohybuje a to formou šachovnice s označením políček kde je a kde není překážka. Podle barvy si zapamatuje předměty a postupně rozliší pevné překážky (jako skříně) a pohyblivé ( jako třeba židle). Tvary rozlišit nedokáže.

IR senzory

Jedná se o zcela nový typ senzorů nazvaný IRAS – Infra Red Activ Sensor, který umí měřit vzdálenost relativně přesně bez ohledu na odrazivost plochy, na kterou se zaměří. Klasické IR detektory mívají problém zjistit přesnou vzdálenost právě díky různé barvě nebo úhlu ozáření a tím i odrazivosti povrchu. IRAS senzory (vyvinuté původně pro přesnou orientaci robota) mají svůj vlastní projekt zaměřený na zabezpečovací techniku. Připravujeme celou skupinu speciálních čidel právě pro oblast zabezpečovací techniky pracující na principu IR aktivní detekce jako perimetrické systémy, bazénová čidla ale i klasické vnitřní pohybové detektory.

Ruce

Aby byl ASRO schopný uchopit a přinést určený předmět, je vybaven dvěma pažemi s nosností asi 2,5-3kg na jejichž koncích jsou dva chytací prsty s IR hmatem. Pomocí tohoto hmatu pozná jak nejlépe uchopit předmět aby ho nepřevrhl nebo jen nesunul před sebou. Prostě se přiblíží k předmětu tak aby konečky prstů šli mimo předmět a ten mu vklouzl „do dlaně“. Pokud to nejde, zkusí natočit prsty jinak nebo pohne rukou na stranu prstu, který nahmatal předmět. Pokud je předmět příliš veliký, použije obě ruce. Jako pohonné jednotky jsou u prototypu zvolena upravená modelářská serva s tahem 20kg/cm a převodovaná dodatečným převodem 1:6 k dosažení výsledného tahu 120kg/cm a rychlosti 60°/s. Soustava pružných šlach pak umožňuje dosáhnou výsledného tahu 210kg/cm a tím nosnosti při natažené paži asi 2,5-3kg. U sériového modelu pak počítáme se servy o tahu 40kg/cm a výsledné nosnosti paží až 6kg nebo zvýšení rychlosti pohybu paží.

Podvozek a napájení

Tříkolový podvozek umožňuje dosáhnout maximální rychlosti asi 2,2km/h. Základem jsou dvě hnaná kola o průměru 200 mm a třetí volně se otáčející kolo o průměru 100 mm. Podvozek je vybaven IR senzory proti kolizi s nábytkem a pro detekci schodiště. V podvozku jsou umístěny dva olověné akumulátory o celkové kapacitě 36Ah, které umožít minimálně 5h trvalého provozu bez dobíjení. V reálném provozu je robot schopný být v pohotovosti asi 4 dny. Další baterie o kapacitě 4Ah je umístěna v batůžku na zádech robota spolu s hlavní řídící elektronikou. Tato baterie je určena hlavně jako rezerva pro dojetí.

ASRO je schopen sám dojet a zaparkovat v dobíjecí stanici.

Rozměry

Rozměry: v 1050 mm x š 450 mm x d 500 mm, hmotnost: cca 30kg