"Радиоуправляемый робот-уборщик РУРУ"
Аннотация: В данной работе рассматривается проблема сложности уборки мусора, размер которого превышает несколько миллиметров, в складских помещениях. Приведен возможный вариант ее решения, а именно использование роботов, которые будут сканировать область уборки на наличие мусора и автоматически убирать его.
Ключевые слова: движение в помещении с узкими коридорами, робот, компьютерное зрение, нейронная сеть.
Радиоуправляемый робот-уборщик (РУРУ) создан для уборки в помещениях с невысокой посещаемостью и тесными проходами, где нанимать большое количество персонала для оперативной уборки мусора не всегда рентабельно и безопасно, поэтому практичнее будет использование групп роботов-разведчиков, патрулирующих территорию склада и, при обнаружении загрязнения, отправляющих сигнал уборщику-человеку или роботу-уборщику.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 ioshpa_ruru_1.pptx | 2.1 МБ |
 issledovatelskaya_rabota_ioshpa_i.r.docx | 2.83 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Цели работы: 1. Выявить преимущества и недостатки роботизированной уборки в труднодоступных местах перед уборкой вручную; 2. Разработать функциональный макет робота-уборщика с клешневым захватом, способным держать и манипулировать алюминиевыми банками и пластиковыми бутылками объемом до 0,5 литров; 3. Разработать или найти готовый алгоритм распознавания цели с помощью технологии компьютерного зрения и машинного обучения.
Задачи: Передавать изображение с вращаемой камеры на компьютер-обработчик; Иметь возможность поднимать и перевозить мелкие грузы; Обладать высокой маневренностью; Представлять из себя систему, способную контролироваться как вручную, так и автоматически.
Сборку и программирование макета я проводил на основе проектировочных модулей, совместимых с платами Arduino, поэтому в качестве микроконтроллера было решено использовать плату Arduino Uno R3(рис. 1), а в качестве обработчика сигналов с встроенной в макет камеры — Raspberry Pi 4 Model B.
Так как оценка макета была проведена в прошлом разделе, перейдем ко второму шагу – установке плат в корпус.
Манипулятор установлен на правой части корпуса, что дает доступ к днищу корпуса и создает возможность положения мусоросборника под днищем корпуса и, тем самым, расположения центра тяжести ниже, а следовательно, уменьшения шанса макета на переворот из-за заноса. Итог данного этапа представлен на рисунках 4 и 5.
Манипуляторы в данном макете представляют собой сервоприводы, жестко закрепленные на отрезках кабель-канала и соединенные проводами с 12-канальным драйвером сервоприводов PCA9685.
В нашей системе мы выделили 3 узла: Bluetooth-прием, управление поворотом сервоприводов, управление двигателями постоянного вращения. Я решил вручную управлять роботом, а обработанное нейросетью изображение просматривать на мониторе, подключенном к Raspberry Pi, чтобы не разбить макет и получить представление о возможностях Raspberry Pi в распознавании образов. Прием сигнала Двигатели Сервоприводы
Разрешение является невысоким, так как я использовал камеру Eachine TX02, в основном предназначенную для использования в квадрокоптерах и обладающую разрешением 640*480 пикселей (больш а я часть пикселей теряется при передаче).
Управление манипуляторами производится путем изменения значения на многочисленных ползунках, что, конечно, усложняет быстрое управление, но не усложняет интерфейс приложения или точное управление сервоприводами.
Экономическая оценка проекта Деталь Стоимость, руб. Arduino Uno R3 426 Raspberry Pi 4B есть в наличии L298N 115 Двигатели 150 Перемычки есть в наличии PCA9685 192 Аккумуляторы есть в наличии Корпуса есть в наличии Сервоприводы 1300 Оценка труда и потребления электроэнергии 5000 Итого 7183
В приложение были добавлены кнопки, упрощающие управление сервоприводами, а также, уменьшено количество самих сервоприводов. Манипулятор макета был упрощен, так как некоторые сервоприводы не были необходимы для захвата грузов. Претерпел изменения механизм поворота колес, вследствие чего увеличилась маневренность.
Преимущества уборки вручную многочисленны, так как производительность микрокомпьютеров пока не может позволить обрабатывать высококачественное изображение за необходимый промежуток времени, а использование стационарных компьютеров сильно ограничит радиус действия робота. Несмотря на все недостатки автоматической уборки, ее использование на реальных участках (складах, улицах) может очень сильно ускорить процесс развития этого направления и, в ближайшем будущем, начать распространяться. Поставленные перед проектом цели макет смог выполнить, хоть и не в лучшем виде: манипулятор способен подбирать небольшие грузы, найти алгоритм не составило особого труда , а преимущества и недостатки были выявлены.
Предварительный просмотр:
Одеяльце
Сторож
Заяц, косач, медведь и весна
Самый богатый воробей на свете
Прекрасная химия