रिवॉल्वर, वॉशर और एक स्वायत्त रोबोट के बीच क्या आम है

हमें रोबोट से प्यार है। हम तकनीकी विश्वविद्यालयों, डिजाइनरों, इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों, प्रोग्रामर के छात्र हैं, और हम सभी रोबोट बनाने के लिए प्यार करते हैं। दो साल पहले, हमारी सेटअप टीम Sberbank रोबोटिक्स प्रयोगशाला के आधार पर दिखाई दी और उसी समय रोबोटिक्स के युवा प्रशंसकों के लिए मोबाइल स्वायत्त रोबोट Eurobot Open के निर्माण की प्रतियोगिता में भाग लिया। फिलहाल, टीम ने 2 सीज़न खेले, दो बार वाइस चैंपियन बने, इंटरनेशनल स्टेज में प्रवेश किया। हम दिनों तक नहीं सोए, हमारे रोबोटों को प्रोग्राम किया, सोल्डर किया गया, इकट्ठा किया और डिसाइड किया, प्रतियोगिता से एक घंटे पहले गंभीर समस्याएं पाईं, और फिर वे अभी भी शुरू हुए। हमें एक अविस्मरणीय अनुभव भी मिला और कई दिलचस्प समाधान प्राप्त हुए, जिसके बारे में हम लेखों की एक श्रृंखला में (कई जीआईएफ, ध्यान से, यातायात के साथ) बात करना चाहते हैं।



यूरोबॉट ओपन स्वायत्त रोबोटों की एक अंतरराष्ट्रीय प्रतियोगिता है। कार्य, युद्ध के मैदान और खेल के तत्व हर साल बदलते हैं, लेकिन सार एक ही रहता है - टीम को दो स्वायत्त रोबोट बनाने चाहिए जो 100 सेकंड तक सीमित संसाधनों के लिए एक छोटे से क्षेत्र में प्रतिद्वंद्वी के रोबोट के साथ प्रतिस्पर्धा करेंगे। यह छोटा प्रस्ताव बड़ी संख्या में ऐसे कार्यों को छिपाता है, जिन्हें टीम को हल करना चाहिए, क्योंकि रोबोटों को तेज, चालबाज़ होना चाहिए, स्वतंत्र रूप से कार्यों को करने में सक्षम होना चाहिए और दुश्मन का सामना नहीं करना चाहिए। और हर साल नए रोबोट विकसित करना आवश्यक है। फिर भी, पिछले वर्षों के अनुभव और उपलब्धियों का एक बड़ा लाभ मिल सकता है। साल-दर-साल, हमें स्थानीयकरण प्रणाली, दुश्मन की चाल की भविष्यवाणी और टकराव, मार्ग नियोजक, लचीले व्यवहार प्रबंधन प्रणाली, हमारे अपने इलेक्ट्रॉनिक्स और यांत्रिकी से बचने की आवश्यकता है। हां, इसके लिए बहुत सारे मानक एल्गोरिदम और पुस्तकालय हैं, हालांकि, कार्यक्षमता की विशिष्टता और संसाधन खपत के लिए आवश्यकताओं के कारण इसे अभी भी अधिकांश को दृढ़ता से संशोधित या खरोंच से लिखना पड़ता है।


मास्को में रूसी फाइनल में हमारी टीम।

2019 में हमारी भागीदारी के बारे में अच्छा वीडियो:



2019 में मुख्य गेमिंग थीम न्यूक्लियर एनर्जी थी। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि टीमों को एक परमाणु इंजन द्वारा संचालित रोबोट बनाने की आवश्यकता थी। बस अलग-अलग खेल कार्यों और तत्वों को विषयगत नाम दिए गए थे। हेरफेर का एकमात्र गेम ऑब्जेक्ट हॉकी पक थे - इलेक्ट्रॉन। उनके पास अलग-अलग वजन, अलग-अलग रंग, और एक, एक अलग आकार का "सोना" है। यह आवश्यक है कि किस प्रकार के रासायनिक तत्व के आधार पर, मैदान के विभिन्न स्थानों में स्थित अधिकतम वाशरों को अलग-अलग स्थानों पर, अलग-अलग ऊंचाइयों पर एकत्रित किया जाए और फिर उन्हें क्षेत्र में सॉर्ट किया जाए।


यह 2019 में खेल का मैदान जैसा लग रहा था।

इस वर्ष हमारे रोबोट के कोड नाम चिप और डेल थे। क्यों? मुझे लगता है कि उत्तर फोटो से स्पष्ट है:



आइए पिछले सीज़न में अपने रोबोट में बुनियादी तकनीकी समाधानों पर जाएं। इस साल हमने हर चीज को एकजुट करने की यथासंभव कोशिश की और हमारे पास दो जुड़वां रोबोट थे। नीचे दिए गए चित्र में हमारे रोबोट के संरचनात्मक आरेख।



ऊपरी स्तर को एक एकल-बोर्ड द्वारा परीक्षण किया गया था जिसमें ओड्रोइड xu4 को ubuntu 16.04 और ROS काइनेटिक के साथ बोर्ड पर परीक्षण किया गया था। सभी "मुश्किल" कार्य इस पर कताई कर रहे हैं।

निचले स्तर पर, STM32F407VGTX-DISC1 काम कर रहा है, अपने स्वयं के डिजाइन की एक ढाल में फंस गया है, जो आपको आसानी से एक दर्जन मोटर्स, सर्व और सेंसर की एक माला कनेक्ट करने की अनुमति देता है। वैसे, वे हमेशा एक प्रभावशाली राशि प्राप्त कर रहे हैं। हमारे प्रत्येक रोबोट में लिडार, 7 dc / bldc मोटर्स, 9 सर्वो और लगभग 25 विभिन्न सेंसर (रंग, वजन, दूरी, धाराएं) होते हैं। और यह सब, एक और 6 वॉल्यूमेट्रिक तंत्र, कॉम्पैक्ट रोबोट में 850 की परिधि और 350 मिमी की ऊंचाई के साथ रखा गया था। फ्रीआरटीओएस, जो सभी सेंसरों और राज्य मशीनों के प्रसंस्करण, रीयल-टाइम निष्पादन की आवश्यकता वाले कार्य करता है, एसटीएम पर ही घूम रहा है।


रोबोट के omnicholes का दृश्य।

एक दिलचस्प विशेषता एक ड्राइव के रूप में एक ओमनी-व्हील प्लेटफॉर्म का उपयोग है, जो हमें किसी भी दिशा में ड्राइव करने की अनुमति देता है और दोनों तरफ अनावश्यक घुमावों के प्रदर्शन के बिना, जो नाटकीय रूप से रोबोट की गतिशीलता को बढ़ाता है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, फ्रांस में आयोजित मैच के अगले वीडियो में, यह देखा जा सकता है कि कैसे, इस तथ्य के बावजूद कि हम अवरुद्ध हो गए थे (एक प्रतिद्वंद्वी द्वारा नियमों के घोर उल्लंघन के कारण), रोबोट गहने के जाल से बाहर निकल गया।



हालांकि, ओमनी के कारण, व्हील ओडोमेट्री की सटीकता बहुत ही कम है: पहिये पूरी तरह से गोल नहीं हैं, रोलर्स खेलते हैं और एक छोटा संपर्क स्थान है। इस समस्या को हल करने के लिए, आप समय-समय पर दीवार को हरा सकते हैं, त्रुटि को रीसेट कर सकते हैं या बाहरी समायोजन प्रणाली लागू कर सकते हैं। अपेक्षाकृत अक्सर, लिडार को इसके लिए रोबोट पर रखा जाता है। एक और समाधान कुछ साल पहले दिखाई दिया: एक जगह को उस क्षेत्र में जोड़ा गया जहां आप कैमरा डाल सकते हैं। पिछले साल, हमने केवल बाहरी कैमरे के माध्यम से यात्रा की, जिसमें रोबोट पर लागू होने वाले आरुको मार्करों का पता लगाया गया था, लेकिन इसमें हमने एक साथ रोबोट पर लिडार का उपयोग करके स्थानीयकरण पर काम किया और एक बाहरी कैमरा (स्थानीयकरण और नेविगेशन जल्द ही एक और बड़ा दिलचस्प लेख होगा)। लिडार का परीक्षण करने के लिए हमारे पास समय नहीं था, इसलिए हमने कैमरे के चारों ओर सवारी की और आर्मुकोमर्कर्स के लिए लिडार को स्टैंड के रूप में इस्तेमाल किया। प्रणाली के लाभ - हम क्षेत्र के सभी रोबोटों की स्थिति जानते हैं। Minuses की - बाहरी प्रकाश और अंशांकन सटीकता के लिए एक उच्च संवेदनशीलता, जो दुर्भाग्य से, हमें एक से अधिक बार विफल रही है। लेकिन सामान्य तौर पर, ओडोमेट्री और आउड डिटेक्टर का संयोजन हमें 2x3 मीटर क्षेत्र पर कई मिलीमीटर की सटीकता के साथ खुद को स्थिति देने की अनुमति देता है।


हमारे विकसित रेंजफाइंडर बोर्ड।

नियम अन्य रोबोटों के साथ टकराव पर रोक लगाते हैं (इसके लिए वे अयोग्य भी हो सकते हैं), इसलिए रोबोट को समय पर इसके रास्ते में बाधाओं को नोटिस करना महत्वपूर्ण है। आमतौर पर, निकट क्षेत्र की निगरानी के लिए, साधारण थ्रेशोल्ड IR रेंज फाइंडर्स या शार्प GP2Y0A21YK स्थापित होते हैं, जो सतह के लिए बेहद संवेदनशील होते हैं, उदाहरण के लिए, वे आधे मीटर से पॉलिश एल्यूमीनियम पर काम कर सकते हैं और फिर भी फोकस में कार्बन नहीं देख सकते हैं। अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर भी अक्सर उपयोग किए जाते हैं, लेकिन वे परावर्तक सतह के कोण के प्रति संवेदनशील होते हैं और पारस्परिक हस्तक्षेप से डरते हैं। हाल ही में, TOF रेंजफाइंडर, उदाहरण के लिए, VL53l0x या VL53l1x, तेजी से लोकप्रियता हासिल कर रहे हैं। एक बार इन सेंसर की कोशिश करने के बाद, उन्हें मना करना मुश्किल है - बाधा, उच्च सटीकता, कॉम्पैक्टनेस, कम कीमत की सामग्री पर उनकी कमजोर निर्भरता है। हालांकि, पिछले साल हमने वीएल 53 एल 0 एक्स का उपयोग करने की कोशिश की और कई बारीकियां सामने आईं। जब आप मोटर्स और सर्व के एक झुंड के बीच i2c पर एक दर्जन और आधा दर्जन रेंजफाइंडर डालते हैं, तो क्या हो सकता है? इसके अलावा, सेंसर एक निरंतर पता सेट नहीं कर सकते हैं, अच्छी तरह से, और उनके प्रेत लटका में चेरी। इसलिए, इस वर्ष हमने rs485 पर स्विच किया, जिसने रेंजफाइंडर के उपयोग को बहुत सरल कर दिया। रोबोट की तस्वीरों में, नीली रोशनी वे हैं।

यहां हम हर संभव तरीके से रोबोट को दो बिंदुओं के बीच सीधे जाने से रोकते हैं, और यह जिद्दी रूप से हमारे साथ हो सकता है:



बाहरी स्थानीयकरण प्रणाली का उपयोग करते हुए, एक पूर्ण-ग्लाइडर, साथ ही ज़ोन के पास एक भयानक टक्कर से बचने के लिए आपको इन चीजों को 1 मीटर की गति से करने की अनुमति देता है। अगले लेखों में, हम अपने निर्णयों से सबसे दिलचस्प चीजों के बारे में अधिकतम बताने की कोशिश करेंगे (और जमीनी कार्य को खोलेंगे), लेकिन आज हम इस वर्ष यांत्रिकी की विशेषता के बारे में बात करना चाहते हैं।

यूरोबॉट के लिए यांत्रिकी का डिज़ाइन इसकी विशिष्टता से प्रतिष्ठित है। सबसे पहले, चूंकि यह एक प्रतियोगिता है, इसलिए सब कुछ जितनी जल्दी हो सके और एक सौ प्रतिशत विश्वसनीय होना चाहिए। दूसरे, कार्य निर्धारित किया जाता है ताकि जितने अधिक अंक आप अर्जित करना चाहते हैं, उतना ही कठिन यांत्रिकी को डिजाइन करने की आवश्यकता हो। और अधिक जटिल यांत्रिकी, इसकी विफलता की संभावना जितनी अधिक होगी, जो कि मर्फी के नियम के अनुसार, सबसे अधिक अप्रत्यक्ष क्षण में होगी।

पहली नज़र में कार्य सरल लग सकते हैं, लेकिन यह बिल्कुल भी नहीं है: वस्तुओं में हेरफेर करने का काम (लेने, पुन: पेश करने, सेट करने) के लिए अभी भी हल करना बेहद मुश्किल है। औद्योगिक जोड़तोड़ों के विपरीत, जो आमतौर पर वैधानिक रूप से स्थित होते हैं, जिनके पास सभी निर्देशांक स्थानांतरित हो जाते हैं, और जो आदर्श परिस्थितियों में काम करते हैं, सब कुछ कूलर है: मैंने रोबोट को मैदान पर रखा, कुंजी खींची और दौड़ समाप्त होने तक रोबोट काम करता है। कुछ प्रकार के समन्वय समायोजन और अतिरिक्त डिबगिंग की संभावना व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित है। फ़ील्ड के निर्माण में संभावित गंभीर स्थानीयकरण त्रुटियों या अशुद्धियों को ध्यान में रखना आवश्यक है (उदाहरण के लिए, रोबोट सोचता है कि यह उस पक का सामना कर रहा है जिसे लेने की योजना है, लेकिन वास्तव में यह आवश्यक समन्वय से x 15 मिमी ऑफसेट है), इसलिए एक स्वच्छ पकड़ के साथ मैनिपुलेटर लगाओ। बिंदु से बिंदु तक जाने से काम नहीं चलेगा: प्रतियोगिता की वास्तविक स्थितियों में आपको गंभीर समस्याएं होंगी।


रोबोट में तंत्र की व्यवस्था।

हम दो समान रोबोट बनाने में कामयाब रहे, जिनमें से प्रत्येक ने प्रतियोगिता के ढांचे के भीतर संभावित कार्यों की पूरी श्रृंखला को हल किया। रोबोट ने 6 वाशर के साथ एक घूमने वाले प्रकार का एक कन्वेयर रखा, और किसी भी समय हम उनमें से किसी को भी उतार सकते थे। मैदान पर, वाशर दो स्थिति में हैं: फर्श पर झूठ बोलना और एक विशेष शेल्फ पर खड़ा होना। प्रत्येक विकल्प के लिए अपने संग्रह तंत्र को डिजाइन किया गया है। शेल्फ से वाशरों को एक विशेष फ्लैप रोलर का उपयोग करके इकट्ठा किया गया था, जिसने रैंप पर वॉशर को फेंक दिया, साथ ही रैंप वॉशर ने रिवाल्वर के निचले सेल में चला दिया, जिसके बाद इसके रंग का पता चला, रिवॉल्वर को हटा दिया गया, और रोबोट ने अगले वॉशर तक खींच लिया।

रोबोट का सहायक फ्रेम शीट एल्यूमीनियम और 204 मुद्रित भागों से बना था, डायनामिक्सल एक्सएक्स -12 ए की 6 इकाइयां, एक डायनामिक्सल एमएक्स -64 और दो नौ-ग्राम, मैक्समोनोटर 16 मिमी के 3 टुकड़े और एक मैक्समोन्मोटर मिमी तंत्र के लिए जिम्मेदार थे। चेसिस अधिकतम तीन मिमी 22 मिमी और 60 मिमी omnicholes था । यह सब 106 बीयरिंग के साथ अनुभवी है।

डायनामिक्स और मानक सर्व क्यों नहीं? उनके पास कई सुरक्षा, डिजिटल नियंत्रण और कई सेटिंग्स, सुविधाजनक सीरियल कनेक्शन और आम तौर पर अच्छी गुणवत्ता है। हमारे अनुभव से यह भी पता चलता है कि सस्ते सर्व प्रति सीजन में कई बार एक सर्कल में बदलाव होता है, जबकि महंगे सर्वो में लगभग एक ही राशि खर्च होती है।



चूंकि फर्श पर अधिकांश वॉशर विशिष्ट निर्देशांक में नहीं थे, लेकिन बेतरतीब ढंग से एक निश्चित क्षेत्र में स्थित थे, इसलिए मैनिपुलेटर्स का उपयोग करना मुश्किल था, इसलिए वाशर को अवशोषित करने के लिए एक विशेष तंत्र विकसित किया गया था।



वाशर दो ज़ोन में अनलोड किया जाता है: तराजू पर, जहाँ वाशर किसी भी स्थिति में गिर सकता है, और त्वरक क्षेत्र में, जहाँ वाशर को एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में रखा जाता है। यहां रोबोट आदर्श रूप से घरेलू क्षेत्र पर त्वरक में सब कुछ उतार देता है (जो 90% मामलों में था):



हालांकि, निर्णायक दौड़ में, यह, दुर्भाग्य से, एक बार के माध्यम से काम किया।

त्वरक में उतारने के दौरान, वाष्पीकृत सतह पर तुरंत दोनों वाशर को फेंकना संभव है, और पहले उन्हें एक क्षैतिज सतह पर छोड़ दें, और फिर उन्हें एक झुका हुआ सतह पर धक्का दें। दूसरा विकल्प आपको दो और गोल फेंकने और अधिक अंक स्कोर करने की अनुमति देता है। इसलिए, इस विकल्प को चुना गया था, जो बाद में निकला, यह एक महत्वपूर्ण गलती थी। दीवार तक ड्राइव करना, पक को बाहर फेंकना, रोलर के साथ इसे छोड़ना और इसे अधिक बार दोहराना बेहद मुश्किल था। वाशर कुटिल रूप से खड़े हो सकते हैं, तेजी नहीं, दीवार में दुर्घटना और, सबसे महत्वपूर्ण बात, बाद के वाशरों के मार्ग को अवरुद्ध करना।



जैसा कि प्रतियोगिताओं के अनुभव से पता चलता है और, विशेष रूप से, अन्य टीमों के रचनात्मक निर्णय, यांत्रिकी में निर्णय जितना आसान होता है, उतना ही बेहतर होता है। वर्तमान समाधान के लिए बड़ी संख्या में जटिल तंत्रों के समन्वित और डीबग किए गए कार्य की आवश्यकता थी, जिनमें से किसी की विफलता पूरे सिस्टम की खराबी का कारण बनी, और यह, जैसा कि विश्वसनीयता के सिद्धांत से जाना जाता है , बहुत अच्छा नहीं है। इसके अलावा, यांत्रिकी को नियमित समायोजन और मामूली मरम्मत की आवश्यकता होती है, जिसने रोबोट पर सॉफ्टवेयर डीबगिंग की प्रक्रिया को रोक दिया। जहां सिंगल लिंक लीवर पर एक सक्शन कप के साथ एक रोबोट बनाना बेहतर है, जो वाशर को ढेर में रखता है, लेकिन इरादा के सौ प्रतिशत मामलों में पूरा करता है। दूसरी ओर, प्रतियोगिताओं में भागीदारी को न केवल स्कोरिंग प्रतियोगिताओं के रूप में माना जा सकता है, बल्कि सबसे दिलचस्प और शांत इंजीनियरिंग समाधानों को लागू करने का एक अच्छा तरीका है।

सामान्य तौर पर, फ्रांस में बहुत सफल प्रदर्शन नहीं होने के बावजूद, हम परिणामों से प्रसन्न हैं। हमने बहुत सारे सबक सीखे: कि किसी कार्य की तत्परता की स्थिति एक द्विआधारी पैरामीटर नहीं है, कि विकास की गति अक्सर शामिल लोगों की संख्या के विपरीत आनुपातिक होती है, जो कि एक छोटे से कार्य तंत्र और मॉड्यूल में सरल और विशेष रूप से जटिल और, सिद्धांत रूप में, सुंदर विचारों से बेहतर हो सकता है। और नए सीजन के लिए तैयार हो रही है।

वीडियो लिंक और अधिक गहन समीक्षा: यूरोबॉट आधिकारिक नियम पृष्ठ । टीम के आकाओं की विस्तृत समीक्षा ।

यूरोबॉट एकमात्र चीज नहीं है जो प्रशिक्षु Sberbank रोबोटिक्स प्रयोगशाला में कर सकते हैं; उदाहरण के लिए, अन्य इंटर्नशिप हैं, उदाहरण के लिए, iCub प्लेटफॉर्म पर ऑब्जेक्ट्स, मोबाइल रोबोट, एन्थ्रोपोमोर्फिक रोबोटिक्स के बौद्धिक हेरफेर में। और आप संयुक्त अनुसंधान कर सकते हैं, एक डिप्लोमा लिख ​​सकते हैं, एक मास्टर की डिग्री (यदि यह प्रयोगशाला के विषय के साथ प्रतिच्छेद करता है)। अपने CV और आवेदन को निशुल्क रूप में robotics@sberbank.ru पर भेजें
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