9990200030

1. Wstęp

Cele Pracy

Głównym celem prezentowanej pracy jest opracowanie rozwiązania zadania budowania mapy wysokości terenu przez robota kroczącego. Przedstawiona w ramach pracy metoda budowania mapy różni się od typowych rozwiązań spotykanych w literaturze, gdyż do zbierania danych pomiarowych wykorzystywane są tylko informacje o kontakcie stopy robota z podłożem. Mapa taka mogła by posłużyć jako uzupełnienie map budowanych z użyciem innych sensorów takich jak np. skanery laserowe.

W ramach pracy przeprowadzono modernizację robota skonstruowanego przez autora obejmującą: modyfikację mechaniki, wymianę elektroniki, wykonanie systemu sensorycznego do poziomowania korpusu robota oraz opracowanie algorytmów kroczenia po nierównościach. Robot wykorzystany został w badaniach nad budową mapy wysokości. Stworzone zostało również oprogramowanie sterujące robotem, które ma możliwość tworzenia trójwymiarowego modelu mapy wysokości. Mapa ta tworzona jest przy użyciu triangulacji Delone.

Struktura pracy

Niniejsza praca składa się z sześciu rozdziałów. Rozdział 2 zawiera wstęp teoretyczny. Przedstawiono w nim kinematykę prostą i odwrotną sześcionożnego robota kroczącego, następnie omówiono algorytm kroczenia robota. W dalszej części rozdziału opisano obliczenia stosowane w module nawigacji inercyjnej. Mianowicie przedstawiono sposób wyznaczania przechyłów bocznych na podstawie pomiaru wektora przyspieszenia ziemskiego, pokazano sposób przeliczenia prędkości kątowych, oraz przyspiespieszeń z lokalnego układu odniesienia robota do układu globalnego. Omówiono także filtr Kalmana. Na końcu rozdziału przedstawiono metodę budowania mapy wysokości na podstawie triangulacji Delone.

W rozdziale 3 przedstawiono opis robota Mrówa. Przedstawiona jest konstrukcja mechaniczna oraz elektronika robota. Omówiono kolejno budowę płyty głównej robota, sterownika lokalnego nogi robota oraz modułu nawigacji inercyjnej. Rozdział zawiera także opis przejętego standardu komunikacji pomiędzy nogą a sterownikiem głównym robota oraz standardu komunikacji pomiędzy robotem a komputerem PC.

Kolejny rozdział 4 zawiera opis oprogramowania napisanego specjalnie na potrzeby pracy. Opisano oprogramowanie sterujące robotem oraz symulator robota. Na końcu rozdziału przedstawiono koncepcję programową modułu komunikacji.

Rozdział 5 zawiera wyniki przeprowadzonych badań. Przedstawiono wyniki badań nad modułem nawigacji: kompensacja temperaturowa czujników, skalowanie czujników, wyznaczanie przechyłów bocznych i orientacji modułu, przemieszczenie. Przedstawiono także wyniki badania nad filtracją Kalmana. Następnie zaprezentowano wyniki badań nad określeniem pozycji robota. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem rzeczywistej konstrukcji. Na końcu rozdziału przedstawiono wyniki badań nad tworzeniem mapy z wykorzystaniem robota kroczącego.

Na końcu pracy umieszczono dodatki. Mianowicie szczegóły implementacji A, schematy elektroniczne B, rozmieszczenie elementów na płytkach C, opis wyprowadzeń i złączy D.