Archív kategorií: UAV a UGV systémy

Pathfinder – nová generácia inteligentnej logistiky

Autonómna navigácia mobilných robotov je už od vzniku SmartRoboticSystems hlavnou prioritou nášho tímu. V priebehu posledných 3 rokov sme vďaka viacerým projektom z tejto oblasti, či už to bol SRS-bot, senzorická nadstavba pre Škodu Fabia alebo low-cost navigačný systém pre Parrot A.R.Drona, získali množstvo cenných skúseností s vývojom autonómnych lokalizačných a navigačných systémov na reálnych platformách. Aj keď sa mohlo zdať, že v posledných mesiacoch sa toho v SRS až tak veľa nedialo, nie je tomu celkom tak. Od leta 2016 sme totiž intenzívne pracovali na vývoji úplne novej platformy, ktorá nám umožnila opät sa posunúť o krok ďalej a uplatniť nadobudnuté skúsenosti pri riešení konkrétnych logistických úloh z praxe. Výsledkom nášho polročného úsilia je Pathfinder – mobilná platforma využívajúca state-of-the-art poznatky z oblasti autonómnej navigácie, primárne určená pre potreby intelignetnej logistiky.

Pokračovať v čítaní

Aruco Mapping v Springeri!

Rok 2015 bol v SmartRoboticSystems rokom dronov, kedy sme sa po skúsenostiach z European Robotics Challenge naplno ponorili do problematiky indoor navigácie bezpilotných prostriedkov. Dotiahli sme to až po autonómne lietajúci Parrot A.R Drone, ktorý bol schopný iba na základe obrazu zo svojej prednej kamery mapovať a nasledovať predpísanú trajektóriu určenú AR tagmi. Výsledkom tohto projektu bol aj ROS package aruco_mapping, ktorý sme releasli na jeseň 2015 pre indiigo a jade distribúciu ROS.  Za účelom overenia presnosti nášho systému sme zároveň oslovili spoločnosť GeoTech, ktorá sa zaoberá distribúciou a predajom laserovej meracej techniky a s využitím totálnej laserovej stanice Leica sa nám podarilo trackovať polohu drona počas letu. Údaje z laserovej stanice sme skombinovali s dátami a nášho aruco_mappingu, čím sme boli schopní určiť celkovú presnosť nášho systému.  Výsledky niekoľko-mesačnej práce sme v priebehu roka 2016 zosumarizovali v článku, ktorý bol minulý týždeň akceptovaný do nadchádzajúceho vydania časopisu Intelligent Service Robotics pod názvom „Autonomous Flying with quadrocopter using fuzzy control and ArUco markers“. Z prvého SRS karentu máme veľkú radosť a zároveň sa chceme úprimne poďakovať všetkým zúčastneným, ktorí nás v priebehu práce na ArUco projekte podporili. 

Ján Bačík, František Ďurovský

Microsoft AirSim

Microsoft sa pohráva s myšlienkou participovania na roboickom vývoji už dlhšie. V roku 2006, ešte pred vznikom ROS, vydal prvý release svojho nie veľmi vydareného Microsoft Robotic Studia, ktorý udržiaval až do roku 2012. Vtedy sa už ROS začínal presadzovať do takej miery ze aj chlapici z Redmondu si povedali že s ROS nemá zmysel súperiť a vývoj tohto produktu pozastavili. Prešlo 5 rokov a a máme tu ďalší robotický počin zastrešený logom Microsoftu. Tento by ale mohol dopadnúť úspešnejsie aj vďaka tomu že Microsoft ho pojal z opačného konca ako sme v jeho prípade zvyknutí a releasol ho ako multiplatformový open-source projekt. Ide o AirSim, simulátor určený primárne pre dronistov využívajúci známy Unreal Engine. Zámerom autorov bolo vytvoriť platformu pre  stále sa rozširujúcu komunitu vývojárov v oblasti artificial intelligence, ktorá by umožnila zber „big data“ počas cvičných letov v simulátore a ich následne využitie pre deep learning algoritmy, samozrejme s cieľom vývoja autonómne lietajúcich bezpilotných prostriedkov. 

Aktuálna verzia simulátora podporuje hardware-in-loop prepojenie s obľúbenými PixHawk controllermi, ktoré umožňujú priamu interakciu s prostredím simulátora. Projekt je stále „under heavy development“ viac informácií sa dá nájsť v oficiálnom článku od autorov z Microsoft Research. Každopádne pre robotikov zvyknutých na Gazebo a VRep je AirSim s pokročilou Unreal grafikou veľmi príjemným prekvapením, nehovoriac o tom že pochádza z dielne Microsoftu a je zadarmo! V kombinácii s ROS interfacom ktorého vývoj je záležitosťou pár dní až týždňov by robotická komunita mohla získať ďalší pokročilý nástroj pre ďalší vývoj.  

František Ďurovský

T-Rex 600 – prvý let

IMG_4395Po dokončení senzorického systému a návrhu matematického modelu, nastal čas, aby T-Rex prvýkrát roztiahol svoje krídla a vzniesol sa k výšinám. Poľné letisko Rozhanovce neďaleko Košíc sme mali vytipované už dlhšie a posledných pár dní sme už viacmenej čakali iba na vhodné počasie. V stredu 14.4.2016 sme sa konečne dočkali. Predpoveď hlásila stabilné a najmä bezveterné doobedie – ideálny čas po dvoch rokoch postupných príprav prvýkrát skutočne vzlietnuť. Ciele boli dva: 1. Overiť funkčnosť a spoľahlivosť celého systému, najmä z dôvodu že značná časť riadenia helikoptéry a kompletne celá komunikácia bola postavená na našej vlastnej elektronike. 2. Nazbierať letové dáta za účelom verifikácie matematického modelu helikoptéry, o ktorom sme písali v predchádzajúcom článku o T-Rex Simulátore.

Každý, kto už niekedy pilotoval model helikoptéry vie, že riadenie týchto modelov patrí z hľadiska náročnosti k vrcholom modelárskeho umenia. Ak je na vašom modeli navyše zavesená senzorika za niekoľko tisíc Eur a dva roky vašej práce, tak aj základné manévrovanie sa mení doslova na adrenalínový šport. Ako teda dopadli prvé lety T-Rexa?

Pokračovať v čítaní

Simulátor T-Rex 600 – real time matematický model

Pojem simulácia je simulatormantrou dnešného akademického sveta. Dnes sa simuluje naozaj takmer všetko a do značnej miery oprávnene, keďže simulácia dokáže poskytnúť množstvo informácií o predpokladanom správaní systému, bez rizika vzniku akejkoľvek škody. Simulácia je tiež neoddeliteľnou súčasťou projektu Corvus Corax, ktorý je jednoznačne najkomplikovanejší a najrizikovejší projekt, na ktorom v SRS momentálne pracujeme. Základom každej simulácie je matematický model a inak to nie je ani v prípade T-Rexa.  Tak ako sme písali v predchádzajúcom článku, aby bolo možné vôbec uvažovať nad plne autonómnym lietaním, je nevyhnutné mať k dispozícii matematický model helikoptéry, ktorého správanie sa navyše bude čo najviac podobať správaniu reálneho modelu.

Matematický model helikoptéry je síce pomerne komplikovaná sústava diferenciálnych rovníc ale veľkou výhodou jeho implementácie v ROS je skutočnosť že si výsledok svojho matematického snaženia môžete veľmi ľahko a rýchlo odsimulovať na vlastnom simulátore.  V našom prípade sme kombináciou matematického popisu a CAD modelu T-REXa vytvorili real-time R-Viz simulátor, ktorý sa po pripojení vysielačky alebo joysticku správa viac menej ako reálny T-Rex so senzorickou nadstavbou – viac vo videu nižšie.

Pokračovať v čítaní

T-Rex 600: Finálna verzia senzorického systému

IMG_4318V predchádzajúcich článkoch o projekte bezpilotnej helikoptéry T-Rex 600 sme podrobne opísali vývoj  modulov potrebných pre plánovanú autonómnu prevádzku helikoptéry od snímača rýchlosti cez dosku akčných členov až po komunikačný modul a modul IMU jednotky. V uplynulých dňoch sme dokončili vývoj poslednej časti systému, samostatnej závesnej senzorickej jednotky.

Nevyhnutným predpokladom pre autonómny let helikoptéry je odpovedajúci matematický model, čiže sústava prevažne nelineárnych diferenciálnych rovníc popisujúcich spravávanie helikoptéry vzhľadom na pôsobenie síl a momentov na teleso. Do matematického modelu vstupuje viacero parametrov, ktorých hodnota je pre výslednú presnosť podstatná ale zároveň ich nie je možné priamo zmerať (koeficienty aerodynamického odporu v jednotlivých osiach a pod). Ak sa teda chceme vyhnúť nákladnému meraniu v aeordynamickom tuneli, jediným spôsobom tieto parametre identifkovať je spätne ich určiť na základe hodnôt nameraných počas reálneho letu. Úlohou závesnej senzorickej jednotky je preto zber a ukladanie dát (rýchlosť, poloha, orientácia helikoptéry a prislúchajúce riadiace povely) počas pilotovaného letu.

r2

Pokračovať v čítaní

Autonomous Škoda Fabia

Vývoj autonómnych vozidiel je v súčasnosti mimoriadne populárnou témou, ktorej mainstreamové médiá venujú značnú pozornosť. A keďže autonómne vozidlo je vo svojej podstate robot, rozhodli sme sa intenzívnejšie venovať tejto téme aj v rámci SmartRoboticSystems. V predchádzajúcom článku o postupnom presadzovaní ROS v komerčnom prostredí sme písali o využití ROS ako nosnej platformy pri vývoji autonómnych vozidiel v automobilke BMW. Výsledky dosiahnuté tímom nemeckých vývojárov nás inšpirovali do ďalšej práce a experimentovania s mapovaciou a navigačnou technológiou vyvinutou v rámci projektu SRSBot a koncom roka 2015 sme sa začali pohrávať s myšlienkou otestovania nášho senzorického systému na reálnom vozidle. Implementovanie existujúcej technológie na Škodu Fabia prvej generácie síce zabralo 3 mesiace intenzívnej práce ale vyústilo do vzniku prvého slovenského vozidla s reálne nasadeným systémom ROS!

IMG_4181

Pokračovať v čítaní

Modul IMU jednotky

ADISS gyroskopom, akcelerometerom a magnetometerom dnes prichádza väčšina ľudí do kontatku najmä prostredníctvom smartphonov, kde sú už niekoľko rokov viac-menej štandardnou výbavou. V robotike sa s týmito senzormi najčastejšie stretnete pod názom IMU jednotka (Inertial measurement unit), čo je  vo svojej podstate modul integrujúci všetky tri senzory do kompaktného puzdra. Keďže v servisnej robotike, ktorej sa venujeme v poslednej dobe asi najviac, je IMU jednotka neodmysliteľnou súčasťou senzorického vybavenia, vyvinuli sme  univerzálny modul založený na IMU senzore ADIS16405 od Analog Devices, ktorý vieme podľa potreby použiť na rôznych platformách.

V princípe ADIS16405 poskytuje rovnaké údaje ako smarthonové senzory ale s nepomerne kratšou doboru vzorkovania (870 Hz) a oveľa vyššou presnosťou. Rýchlosť a presnosť ale nie sú zadarmo a to platí aj v prípade ADISu.  Ak dnes zoženiete najlacnejší gyroskop alebo akcelerometer za pár dolárov, pri ADISe cena dosahuje až 580$ za kus.

IMG_4012

Pokračovať v čítaní

Aruco mapping – meranie presnosti totálnou stanicou Leica

IMG_3700Nedávno sme v článku aruco_mapping predstavili náš vlastný package určený na mapovanie a lokalizáciu využitím AR tagov a obyčajnej webkamery. Pred akýmkoľvek nasadením tohto algoritmu v reálnej robotickej aplikácii je ale potrebné poznať jeho presnosť. Z tohto dôvodu sme sa rozhodli porovnať výstup z nášho aruco_mappingu s takzvanými „ground truth“ dátami získanými laserovou totálnou stanicou. O pomoc s vykonaním merania sme oslovili firmu GEOTECH Bratislava s.r.o., ktorá disponuje meracou technikou od osvedčeného výrobcu optických systémov – spoločnosti Leica. Začiatkom októbra sme teda vycestovali do Bratislavy, kde sme v jednom z parkovacích domov neďaleko sídla firmy GeoTech realizovali naše porovnávacie meranie. K meraniu bola použitá automatická totálna stanica, ktorá dokáže určovať polohu špeciálneho zrkadielka, v našom prípade upevneného pod Parrotom, s frekvenciou 10Hz.

IMG_3669

Pokračovať v čítaní

SRSBot – 3D SLAM

3D_SLAM_WEBAj napriek tomu, že náš hlavný cieľ – plne autonómny systém schopný mapovania, lokalizácie a navigácie v indoor priestoroch sa nám už podarilo dosiahnuť, v duchu hesla „Vývoj nezastavíš“ nepoľavujeme ani v SRS. Po zvládnutí 2D mapovania, sme sa v uplynulých dňoch zamerali na jeho rozšírenie na full 3D a základný 2D SLAM sme doplnili o octomapping s cieľom získať kompletnú 3D mapu okolitého priestoru. Opäť sme čerpali zo skúseností zo súťaže EuRoC, kde sme sa s octomapovaním stretli po prvýkrát, akurát sme na rozdiel od EuRoC ako 3D senzor volili Kinect, keďže stereo kamery nie sú vhodné na detekciu hĺbky v prostrediach s výskytom rozsiahlych jednofarebných plôch, ktorých je naše laboratórium plné,  (tzv. „white wall correspondence matching problem“). Kinect, z princípu svojho fungovania, biele steny zvláda bez väčších problémov a ako sa ukázalo aj počas viacerých testov v našom laboratóriu, poskytuje oveľa presnejšie a spoľahlivejšie výsledky ako stereo kamera. Proces 3D mapovania laboratória kombináciou LIDARu, IMU jednotky a Kinectu si môžete pozrieť na nasledujúcom videu:

Pokračovať v čítaní