Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

opracowane

opracowane

w

w

Instytu

Instytu

cie

cie

Automatyki

Automatyki

i Robotyki

i Robotyki

Politechniki Warszawskiej

Politechniki Warszawskiej

Opracował: Rafał

Chojecki

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Roboty z IAiR

Miniaturowe roboty mobilne w dzisiejszych czasach znajdują coraz

więcej zastosowań. Używane są w systemach dozoru, do penetracji i
identyfikacji nieznanego i niebezpiecznego terenu, w transporcie
elementów wewnątrz hal zakładów przemysłowych. Placówki naukowe
stosują je do badań nad algorytmami sterowania oraz nawigacji. Na
wielu uniwersytetach w Europie Zachodniej, Stanach Zjednoczonych i
Japonii zespoły inżynierów i studentów zajmują się konstruowaniem i
badaniem miniaturowych robotów mobilnych. Prace te przynoszą
ciekawe wyniki. Opracowane rozwiązania techniczne nierzadko znajdują
zastosowanie w przemyśle oraz w zastosowaniach domowych.

W Instytucie Automatyki i Robotyki Politechniki Warszawskie od

roku 1999 prowadzone są badania nad budową, sterowaniem i
nawigacją robotów mobilnych. W wyniku prac postało kilka prototypów
miniaturowych

robotów

mobilnych.

Oprócz

badań

roboty

wykorzystywane

są

zajęciach

dydaktycznych

oraz

zadaniach

inspekcyjnych.

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Wstęp

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1

IARTUS R2

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

Miniaturowe Roboty Inspekcyjne IRATUS R1 i IARTUS R2
wykorzy-stywane są do prac badawczych i rozwojowych nad
systemami stero-wania i nawigacji robotów mobilnych oraz
zadań inspekcyjnych. Dzięki swoim wielu zaletom mogą
stanowić interesującą ofertę dla uczelni technicznych, jak
również i służb technicznych zajmujących się inspekcją instalacji
wentylacyjnych i rurociągów

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R2

i

IARTUS R2

m

IARTUS R1

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

Cechy:



Platforma mobilna zbudowana na podwoziu

gąsienicowym



Niewielkie wymiary pojazdu



Dobra zwrotność i możliwość pokonywana niewielkich przeszkód

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1

IARTUS R2

i

185

175

225

235

125

225

175

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

Cechy:



Modułowa budowa pozwalająca na rozbudowę



Zintegrowany sensor wizyjny

 Platforma mobilna zbudowana na podwoziu

gąsienicowym

 Niewielkie wymiary pojazdu

 Dobra zwrotność i możliwość pokonywana niewielkich przeszkód



Zewnętrzne źródło zasilania



Mikroprocesorowy sterownik umieszczony na pokładzie

robota

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1

i

kamera

przednia

oświetlacze

kamera tylna

wersja inspekcyjna

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

190

174

221

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1

i

Robot Iarus R1

i

przystosowano

do

wykonywania

inspekcji

trudno

dostę-pnych

miejsc

takich

jak

prze-wody

wentylacyjne

czy

rurociągi.

Niewiel-kie

rozmiary

duża

zwrotność i mobil-nośc pozwala
na sprawne działanie w tego
typu zadaniach. Robot został
wyposażony w dwie kamery
przed-nią i tylną dzięki czemu
może doko-nywać inspekcji w
czasie

wycofy-wania.

Uszczelniany kadłub umożl-iwia
prace w warunkach dużego za-
pylenia i wilgotności.

Wymiary: 221x174x190 mm

Napęd: 2 silniki DC 12 V

Zasilanie: 12 V zewnętrzne

Układ sterowania: master-
slave mikroprocesorowy
sterownik podłączony do
komputera PC

Wyposażenie: 2 minikamery,
sensory odometryczne sensory
IR (opcja)

Dane

techniczne:

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R2

i

Moduł inspekcyjny

oświetlacze

kamera

przednia

kamera tylna

sensory IR

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R2

i

Moduł inspekcyjny

sensory IR

Robot Iarus R2 jest rozwinięciem
konstrukcji R1. Został wyposażony
w zmniejszony uszczelniany kadłub
oraz wymienny moduł wykonawczy.
W wa-riancie R2

i

przystosowano go

do

wyko-nywania

zadań

inspekcyjnych trudno dostępnych
miejsc. Robot został wypo-sażony w
dwie

kamery

przednią

-

umieszczoną na obrotowy statywie i
tyl-ną,

dzięki

czemu

może

dokonywać in-spekcji również w
czasie wycofywania.

W wariancje R2

m

zastosowano

moduł

dwuczłonowego

manipulatora

z

chwyta-kiem.

Wariant ten dedykowany jest dla
zadań dydaktycznych

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowe roboty mobilne

Miniaturowe roboty mobilne

IARTUS R1 i R2

IARTUS R1 i R2

IARTUS R2

m

Robot z

modułem

dwuczłonow

ego

manipulatora

Wymiary: 221x174x190 mm

Napęd: 2 silniki DC 12 V

Zasilanie: 12 V zewnętrzne

Dane

techniczne:

Układ sterowania: master-slave
mikroprocesorowy sterownik podłączony do
komputera PC

Wyposażenie: 2 minikamery (dwuosiowy
statyw), sensory odometryczne sensory IR, moduł
manipulatora (wymienny z modułem
obserwacyjnym)

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Robot mobilny NAVIGATOR I

NAVIGATOR I

NAVIGATOR I jest robo-
tem

mobilnym

przystoso-wanym

do

prowadzenia badań nad
systemami ste-rowania
i nawigacji. Boga-te
wyposażenie sensory-
czne oraz niewielkie
roz-miary pozwalają na
opty-malne
wykorzystanie go w
warunkach
laboratoryjnych

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Robot mobilny NAVIGATOR I

Cechy:



Platforma mobilna zbudowana na podwoziu

gąsienicowym



Dobra zwrotność i możliwość pokonywana niewielkich przeszkód



Niewielkie wymiary pojazdu



Zastosowanie do napędów silników prądu stałego z reduktorami

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Robot mobilny NAVIGATOR I

NAVIGATOR I

385

190

215

280

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Robot mobilny NAVIGATOR I

Cechy:

 Platforma mobilna zbudowana na podwoziu

gąsienicowym

 Dobra zwrotność i możliwość pokonywana niewielkich przeszkód



Obrotowa głowica skanująca z układem wizyjnym i

sonarami

 Niewielkie wymiary pojazdu

 Zastosowanie do napędów silników prądu stałego z reduktorami

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Robot mobilny NAVIGATOR I

180°

NAVIGATOR I

Wymiary: 221x174x190 mm

Napęd: 2 silniki DC 12 V

Zasilanie: 15 V, zewnętrzne

Układ sterowania: master-
slave mikroprocesorowy
sterownik podłączony do
komputera PC

Wyposażenie: głowica
skanująca, sensory
odometryczne, sensory IR,
sensory bezwładnościowe i
magne-tyczne, układ wizji
dookólnej

Dane

techniczne:

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Robot mobilny NAVIGATOR I

Cechy:

 Platforma mobilna zbudowana na podwoziu

gąsienicowym

 Dobra zwrotność i możliwość pokonywana niewielkich przeszkód

 Obrotowa głowica skanująca z układem wizyjnym i

sonarami

 Niewielkie wymiary pojazdu



Bogate wyposażenie sensoryczne

 Zastosowanie do napędów silników prądu stałego z reduktorami

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

 sensor położenia kątowego

 sensory zbliżeniowe
 sensory taktylne
 sensor akcelerometryczny
 sensor żyroskopowy

 sensory ultradźwiękowe
 sensor wizyjny
 układ wizji dookólnej
 elektroniczny kompas
analogowy

Robot mobilny NAVIGATOR I

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Dalmierz

laserowy

NAVIGATOR I

Opcjonalne wyposażenie

Robot mobilny NAVIGATOR I

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowy robot kroczący ANT-

Miniaturowy robot kroczący ANT-

ARTUS

ARTUS

ANT-ARTUS jest sześcio-
nogim robotem kroczącym
wykorzystywanym

w

zajęciach dydaktycznych
oraz pracach badawczych
z zakresu stero-wania i
nawigacji.

Może

być

również wykorzystywany
do zadań promocyjnych
czy

ro-zrywkowych.

Wyposażony

jest

w

ruchomą minikamerę oraz
sensory taktylne.

Do

poruszania

się

używanych

jest

12

niezależnie sterowa-nych
napędów

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

130

300

370

Wymiary: 370x300x130 mm

Napęd: 14 napędów DC 5 V

Zasilanie: 5-12 V zewnętrzne

Układ sterowania: master-
slave mikroprocesorowy
sterownik podłączony do
komputera PC

Wyposażenie: minikamera,
sensory taktylne, sensory IR
(opcja)

Dane

techniczne:

Miniaturowy robot kroczący ANT-

Miniaturowy robot kroczący ANT-

ARTUS

ARTUS

ANT-ARTUS

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Cechy:



Modułowa budowa



Sensor wizyjny zainstalowany na obrotowym statywie



Zwarta konstrukcja duralowa



Niewielkie wymiary pojazdu



12 niezależnych napędów w 6 odnóżach

Miniaturowy robot kroczący ANT-

Miniaturowy robot kroczący ANT-

ARTUS

ARTUS



Mikroprocesorowy sterownik umieszczony na pokładzie

robota



Zewnętrzne źródło zasilania

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowy robot kroczący ANT-

Miniaturowy robot kroczący ANT-

ARTUS

ARTUS

ANT-ARTUS ze znacznikiem

Sensory

taktylne

kamera

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Układ sterowania robotów

Układ sterowania robotów

Cechy:



Połączony przewodowo (bezprzewodowo - opcja)



Interfejs transmisji szeregowej: RS 232 i 458



Pokładowy sterownik typu SLAVE podporządkowany

nadrzędnemu komputerowi PC



Uniwersalność



Protokół komunikacyjny: MODBUS - RTU



Szybkość transmisji: od 1200 do 115200 Bd



Dwuprocesorowy mikrokontroler

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Procesor

1

Procesor

2

8 analog

inputs

Digital

ouputs

PWM

outputs

Digital

inputs

analog

inputs

PWM

outputs

Układ sterowania

Układ sterowania

RS

232

Schemat blokowy układu sterowania

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Jednostka centralna układu sterowania jest zbudowana przy
wykorzystaniu dwóch szesnastobitowych mikrokontrolerów
architekturze harwardzkiej ze zredukowaną listą rozkazów
(RISC).

Każdy mikrokontroler posiada:



60 KB pamięci wewnętrznej flash



2 KB pamięci o swobodnym dostępie typu RAM



8 układów 16 bitowych modulatorów PWM, 



2 moduły dwukierunkowej, jednoczesnej transmisji

szeregowej,kanałowy,



12-to bitowy kompensacyjny przetwornik analogowo-cyfrowy,



4 porty wejść/wyjść cyfrowych,

Układ sterowania

Układ sterowania

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Układ sterowania

Układ sterowania

Funkcje układu sterowania:



Pomiarowe



Sterowania urządzeniami wykonawczymi



Komunikacyjne



Zasilania i sterowania sensorów



Trakcyjne



Diagnostyczne

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Układ sterowania

Układ sterowania

Aplikacja sterująca:



Możliwość sterowania rozproszonego



Połączenie dwóch systemów pozwalające wykorzystać

zalety obu systemów - Linuxa jako platformy czasu
rzeczywistego oraz Windows’a jako dobrze znanej
operatorowi platformy graficznej



Duża uniwersalność



Możliwość jednoczesnego sterowania dwoma robotami



Linux’owy serwer i sterowanie sieciowe

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

TCP/I

P

LINU

X

Układ sterowania

Układ sterowania

MODBUS RTU

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Autonomiczny Robot Mobilny ELEKTRON R1

Autonomiczny Robot Mobilny ELEKTRON R1

Robot mobilny ELEKTRON R1 został
opraco-wany

jako

platforma

doświadczalna

do

badań

nad

autonomicznymi systemami nawigacji ro-
botów mobilnych. Dzięki swojej unikalnej
budo-wie i wbudowanemu komputerowi
pokładowe-mu

może

być

wykorzystywany zarówno w wa-runkach
laboratoryjnych jak i terenie otwartym.

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Autonomiczny Robot Mobilny ELEKTRON R1

Autonomiczny Robot Mobilny ELEKTRON R1



Uniwersalność



Modułowa budowa



Platforma 6 kołowa: 6x6



Autonomiczność



Duża nośność i mobilność



Bogate wyposażenie

sensoryczne (wymienne
moduły sensorowe)



Opcjonalnie może być nośnikiem mniejszych robotów

Cechy:

Wymiary: 500x370x220 mm

Napęd: 2 silniki DC 24 V, 5 Nm

Zasilanie: 24 V wewnętrzne

Układ sterowania: komputer
pokładowy PCM-9579 EBX z
procesorem celeron 650MHz/PIII
933MHz ze złączem w standardzie
PC 104 Plus wraz ze
zintegrowanymi mikrokomputerami
sterującymi napędami i sensorami

Wyposażenie podstawowe:
sensory odometryczne sensory IR,
sensory taktylne

Wyposażenie dodatkowe: skaner
laserowy LMS 200, system wizyjny,
sensor wizji dookólnej, głowica
sonarowa, żyroskop, akcelerometr,
moduł manipulatora

Dane

techniczne:

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

215

360

500

Autonomiczny Robot Mobilny ELEKTRON R1

Autonomiczny Robot Mobilny ELEKTRON R1

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Zastosowania

Zastosowania



Badania nad systemami sterowania i nawigacji robotów

mobilnych



Badania nad systemami wielo-agentowymi



Zastosowania inspekcyjne



Zastosowania komercyjne



Zastosowania transportowe

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowy Robot Inspekcyjny

Miniaturowy Robot Inspekcyjny

MIKRUS

MIKRUS

Miniaturowy robot moblny MIKRUS
przeznaczony jest do inspekcji
trudno-dostępnych miejsc takich
jak

prze-wody

wentylacyjne,

rurociągi itp. Jego małe wymiary i
napęd na 4 koła pozwalają mu
sprawnie poruszać się w ciasnych
prze-jazdach.

Metalowa

solidna

obudowa

zapewnia

doskonałą

ochronę kamery i napędów i układu
sterowania. Kamera wyposażona w
oświetlacze może obra-cać się w
poziomie.

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowy Robot Inspekcyjny

Miniaturowy Robot Inspekcyjny

MIKRUS

MIKRUS

94

110

127

MIKRUS

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Miniaturowy Robot Inspekcyjny

Miniaturowy Robot Inspekcyjny

MIKRUS

MIKRUS

Cechy:



Możliwość pokonywania niewielkich przeszkód (20 mm)



Pokładowa mini-kamera na obrotowym statywie



Małe rozmiary



Pyłoszczelność



Interfejs transmisji szeregowej: RS 232



Pokładowy sterownik typu SLAVE podporządkowany

nadrzędnemu komputerowi PC lub sterownikowi
ręcznemu



Duża zwrotność

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Kontakt

Kontakt

Instytut Automatyki i Robotyki

Politechniki Warszawskiej

ul. św. Andrzeja Boboli 8

02 – 525 Warszawa

tel: [phone], fax: (+22) 849
03 98

http://iair.mchtr.pw.edu.pl

E-mail:

[e-mail]

Zespół robotyki mobilnej: [e-mail], [e-mail]

Instytut Automatyki i Robotyki Politechnik

Warszawskiej

Zapraszamy do

współpracy