Archív kategorií: Quadrocopters

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

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

Aruco mapping release

aruco_3_smallSmartRoboticSystems releasuje ďalší package! Krátko po uvoľnení driverov pre schunk grippery releasujeme aj aruco_mapping, ktorý je vo svojej podstate jednoduchým navigačným systémom založeným na známych AR tagoch. Umožňuje vytvárať mapu rozloženia markrov v priestore a samozrejme určovať polohu kamery voči markrom v reálnom čase. Potreba vyvinúť aruco_mapping vznikla na prelome apríla a mája tohto roku, keď sme experimentovali s fuzzy reguláciou drona a potrebovali sme jednoduchý, výpočtovo nenáročný lokalizačný systém, ktorý by dokázal spoľahlivo určovať polohu drona v priestore iba na základe obrazu z jednej on-board kamery. Základný detektor bol v ROS k dispozícii ak sme ale chceli lietať po trajektóriách bolo potrebné existujúcu funkcionalitu rozšíriť a doplniť ju o mapovanie markrov v priestore (viď nasledujúce video):

Pokračovať v čítaní

Rozšírenie flotily multikoptérov

IMG_3370Naša flotila multikoptérov sa v nedávnej dobe rozšírila o dva nové stroje. Menší štvorrotorový DJI F450 a väčší šesťrotorový DJI F550. Multikoptéry boli zakúpené v rozsype, čo znamená, že všetky dielce bolo treba manuálne zostaviť a elektrické časti spájkovať. Oba multikoptéry pozostávajú z nosnej konštrukcie, motorov a elektrických regulátorov. Neobsahujú riadiace jednotky. Obidva stroje plánujeme nasadiť pre plnenie úloh v interiérových priestoroch. Pre zvýšenie bezpečnosti a zníženie rizika poškodenia rotorov počas vývoja a testovanie, v uzavretých priestoroch, je potrebné vybaviť multikoptéry ochrannou klietkou. Obidva mulitkoptéry sme namodelovali v CAD programe a navrhli sme konštrukciu ochranných klietok.

IMG_3338

Pokračovať v čítaní

Aplikácia fuzzy regulácie a indoroovej navigácie s využitím Parrot A. R. Drone

Oblasť výskumu a vývoja bezpilotných prostriedkov, alebo tiež dronov, je v súčasnej dobe veľmi populárna. Rovnako populárne je v robotickom svete aplikovať, v rámci riadiacich štruktúr robotov, metódy umelej inteligencie. My sme sa rozhodli skĺbiť tieto dve problematiky a spojiť ich v projekte autonómneho riadenia quadrokoptéry v indoor priestoroch. V rámci našej aplikácie sme vyvinuli riadiace štruktúry pre komerčný quadrokoptér A. R. Drone na báze fuzzy logiky. Počas vývoja sme vyvinuli vlastný systém určovania globálnej pozície drona v krytom priestore (absencia GPS signálu) na základe využitia markerov. Zo softwarového hľadiska bol projekt kompletne realizovaný na platforme ROS s využítím ArUcO a FuzzyLite knižnice.


Pokračovať v čítaní

Parrot A. R. Drone – 3D model pre R-Viz

Po prvých úspešných pokusoch s Parrot A.R. Drone nastal čas vytvoriť jeho 3D model a konvertovať ho  do formátu URDF, ktorý je podporovaný simulačným prostredím R-Viz. Práve pre túto konverziu existuje šikovný nástroj SolidWorks to URDF Exporter, ktorý exportuje 3D model vytvorený v 64 bitovej verzii Solidworks-u do URDF formátu. Pri vytváraní modelu je možné určiť, ktoré z väzieb sú pevné, a tvoria jeden celok, a ktoré sú pohyblivé. V našom prípade sme pre zjednodušenie a uvažovali o pevnej väzbe medzi štvoricou vrtulí a prislúšných motorov. Ich pohyb do našej simulácie nie je potrebný.

Pokračovať v čítaní

Fuzzy regulácia výšky

Desktop_003Jednou z úloh v rámci súťaže Eueropen Robotics Challange bolo navrhnúť výškový regulátor pre model hexakoptéry. V rámci úlohy sme dostali k dispozícii pripravený model hexakoptéry v simulačnom prostredí Gazebo. Úlohou bolo napísať ROS nód, ktorý udrží hexakoptéru vo výške 1 meter nad zemou. Nód mal k dispozícii simulované dáta z jednotlivých senzorov. Konkrétne polohu z vizuálnej odometrie, translačné zrýchlenia a rotačné rýchlosti z IMU jednotky. Naspäť do simulácie boli zasielané príkazy ohľadom ťahu motorov, priečnom a pozdĺžnom náklone trupu hexakoptéry a rýchlosť rotácie kolo zvislej osi.

Túto úlohu sme pojali ako výzvu vyskúšať aplikovať metódy umelej inteligencie, konkrétne využiť Fuzzy logiku. Hlavnou myšlienkou Fuzzy riadenia je popísať systém slovne, pojmami a vetami na základe skúseností pilota alebo nazbieraných experimentálnych dát.

Pokračovať v čítaní

Parrot A.R. Drone

02Prvou z aplikácií, ktorá bola vytvorená, na ukážku funkčnosti mobilnej pozemnej stanice, bola aplikácia pre ovládanie komerčného výrobku – quadrokoptéry Parrot A.R. Drone 2.

Quadrokoptéra je ovládaná pomocou joysticka pripojeného k mobilnej pozemnej stanici. Operátor má k dispozícii obraz z kamery osadenej na trupe quadrokptéry a informácie o jej stave pomocou virtuálnej prístrojovej dosky, ktorá obsahuje štandardné budíky nachádzajúce sa v kokpite lietadla (umelý horizont, výškomer, kompas). Komunikácia medzi quadrokoptérou a mobilnou pozemnou stanicou je sprostredkovaná  2.4GHz Wifi sieťou.

Pokračovať v čítaní

Univerzálna pozemná stanica

07Jedným z dôležitých prvkov UAV a UGV systémov je operátorská stanica, ktorá slúži na obojsmernú komunikáciu medzi operátorom (obsluhou) a systémom. Jedná sa o obojsmerný tok dát, pričom zo systému operátor získava informácie o jeho aktuálnom stave a informácie súvisiace s povahou a cieľom zadanej úlohy. Smerom k systému operátor zadáva požadované úlohy a ciele.

V rámci vývoja sme vytvorili mobilnú pozemnú stanicu pozostávajúcu z odolného prenosného skeletu a počítača. Skelet je vytvorený z dielenského kufra vystuženého hliníkovými profilmi, na ktoré sú pripevnené jednotlivé časti počítača. Výhoda tejto konfigurácie je možnosť pridávania ľubovoľných modulov, ktoré sa dajú do stanice zabudovať a pripojiť k počítaču pomocou sériového a PCIe rozhrania.

kufor

Pokračovať v čítaní