Ветер — робот для исследователей и самодельщиков

    Привет всем!

    Вот решил написать о своём проекте и послушать что люди про него думают. Мне не хватает кармы чтобы написать в DIY или Робототехнику, но возможно, попозже перенесу, если доживу до нужной кармы

    Два моих приятеля и я, как энтузиасты 3Д-печати, Линукса и открытых технологий сделали небольшого робота под названием «Ветер» предназначенного для экспериментов в области навигации, управления, компьютерного зрения и других типичных задач робототехники.



    Нашей основной целью было создание платформы, которая предоставляла бы базовый набор функциональности и была легко модифицируемой для нужд конкретных проектов. Для достижения этой цели, было принято решение использовать технологию 3Д печати для изготовления корпуса. Благодаря этому, можно легко интегрировать новые сенсоры и актуаторы (например, установить Кинект сенсор). Использование Линукса и открытой аппаратной платформы BeagleBoard-xM также открывает широкие возможности для модификаций и расширений.

    image
    Это один из вариантов робота (с одной камерой) на фоне нашего 3Д-принтера

    Робот «Ветер» оснащен широким набором сенсоров: двумя видеокамерами установленными на вращающейся платформе, цифровым компасом с компенсацией наклонов, четырьмя ультразвуковыми дальномерами, возможностью связи через WiFi или UMTS, GPS приемником и сенсором освещенности. Использование BeagleBoard-xM в качестве бортового компьютера предоставляет, вычислительную мощность достаточную для адаптивного сжатия видео в реальном времени в формат h264 (с использованием интегрированного сигнального процессора), управления бортовой электроникой и выполнения достаточно сложных алгоритмов для навигации. В тоже время, благодаря экономичности ARM архитектуры, робот может работать 1.5-2 часа в автономном режиме питания.

    image

    Реализованный набор программных модулей предоставляет простой и удобный доступ ко всем установленным сенсорам и актуаторам (моторам) по сети. Благодаря этому, роботом можно управлять удаленно в ручном режиме, полностью автономно (запуская программу управления на бортовом компьютере) либо через Интернет, получая данные от сенсоров в реальном времени (Cloud Robotics). Для режима ручного управления через Интернет реализована программа отображающая данные с бортовых сенсоров, включая видео-поток с камер. Интересной особенностью проекта является использование Xenomai — системы позволяющей добиться значительно более высокой точности выполнения программ реального времени под управлением ядра Линукса. В частности, авторы реализовали Линукс-драйвер с использованием возможностей Xenomai, что позволило им добиться высокого качества управления моторами. Также, использование Xenomai позволило существенно упростить электронику для работы с сенсорами и управления моторами путем переноса функций управления на Линукс.

    image
    Программа для ручного управления роботом

    Также, мы написали набор примеров, которые иллюстрируют как использовать предоставляемые программные интерфейсы для решения типичных задач в области робототехники.

    image
    Это плакат, сделанный дизайнерами для участия в выставках всяких

    Отдельно хотелось бы отметить, что кроме программистов и электронщиков, этот проект привлек внимание 3Д дизайнеров, которые активно участвовали в создании 3Д моделей альтернативных вариантов корпусов. Примеры можно посмотреть на сайте Blender3D.ru.

    Как уже упоминалось в начале, все модели для 3Д-печати, схемы для электроники и программное обеспечение доступно по ссылкам приведенным на сайте проекта:veterobot.org.

    Similar posts

    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 53

      +4
      Цена в 1500 евро? О_о
      0
      Добротно сделано)
      А поточное видео с двух камер оно потянет(дабы получать на сервере стереопару)?
        0
        А поточное видео с двух камер оно потянет

        Да, потянет. Это предыдущая версия. Там даже анаглифная картинка есть. Но с другими камерами, которые мы в последнюю модель вставили какие-то проблемы у V4L драйвера возникают. Он периодически вешает всю УСБ подсистему когда две камеры одновременно включаются. С Логитэковскими камерами всё нормально работало. В качестве альтернативы, можно Asus Xtion приделать чтобы глубину получать.
          0
          А есть сборки OpenNI под этот процессор? RGB-D сенсоры очень прожорливы до ширины канала, боюсь у вас wifi ляжет под нагрузкой.
            0
            А есть сборки OpenNI под этот процессор?

            Так в ссылке из предыдущего комментария как раз и идет речь об установке OpenNI на BeagleBoard.

            боюсь у вас wifi ляжет под нагрузкой

            Ну видео с обычных камер мы жмём в х264 на OMAP-овском DSP перед тем как через wifi слать. Что делать с D я пока ещё не придумал. Я вообще планировал это для полностью автономного режима использовать. Т.е. видео и глубину на борту обрабатывать.
              0
              Что делать с D я пока ещё не придумал.

              Ну D такой-же видеопоток только одноканальный, причем учитывая ограничение на диапазон значений(кажется от 0 до 2048, точно не помню), то думаю пожать его можно довольно эффективно, правда артефакты при сжатии могут сильно загубить качество картинки.
              Я вообще планировал это для полностью автономного режима использовать. Т.е. видео и глубину на борту обрабатывать.

              Мощности не хватит. Типичный задачи типа Object Detection, SLAM и т.п. и на x86_64 пока в реалтайме не способны решаться, что тут говорить о хилом ARM.
                0
                что тут говорить о хилом ARM

                На ARM-е точно не получиться. Но на Бигле есть ещё довольно мощный DSP. Он вселяет определённые надежды. Хотя я сам тоже не уверен. Надо пробовать. Если не будет работать, то вариант с отправкой по сети тоже остаётся.
        +1
        Нифигасебе вы цену заломили! Тут значит руки за 2300 евро продают, а вы робота за полторы продать хотите? Ого. Я бы ни за что не купил, будь я тысячу раз энтузиаст.
        Может он умеет что-то феерическое? Напичкан сенсорами? Умеет строить 3D-карту местности? Или цена образована с целью окупить 3D-принтер:)?
          +4
          За такую цену тележки с моторчиком и парой копеечных спаркфановских датчиков 3Д принтер должен идти в комплекте :)
            +1
            Интересно… Может я где-то не там покупаю? Вот (слегка устаревший) список комплектующих с ценами. У этой модели цена комплектующих чуть ниже. Может посоветуете где значительно дешевле закупиться можно?
              +24
              Ну давайте посмотрим:
              Шасси у вас 44 евро. Ладно, вариантов тут нема. Хотя я планирую сделать свое (лазерная резка, редукторы из Китая, металлические, колесики, энкодеры и уложить все в 1000р чисто по механике)

              Дальномер УЗ у вас 53 евро.
              Вот он же за 3 бакса. dx.com/p/hc-sr04-ultrasonic-sensor-distance-measuring-module-133696

              Компас у вас 49 евро. Его реальная себестоимость не больше 300 рублей и то при сборке девственницами. Мои архаровцы наклепают их вдвое дешевле :)

              Биглборд как есть. Хотя я бы лучше заложился на виртурилку. Круче для робота чем бигль.

              TI's TXS0108E преобразователь напряжения ~ €2 эм… есть мнение, что тут можно парой транзисторов обойтись. Но надо схему смотреть. Я решил сдвиг транзисторами. Обошлось меньше рубля.

              Переходник от SSOP к DIP ~ €2 это еще что за ересь? На кой хрен она там вообще?

              2 x Pololu D15V70F5S3 регулятор напряжения ~ 2 * €22 = €44
              ЩИТО??? MC34063 обойдется в 100 рублей в сборе в виде такого же модуля. Работать будет не хуже. Если хотите, то я вам по 200р штука нарожаю их в любом количестве. Сколько надо? 100? 200? 1000?

              LogiLink аудио и видео grabber USB 2.0 ~ €10 хрен знает что это и зачем оно там надо. Но дается мне если взять за мозги виртурилку, то можно выкинуть вообще. А камеру сразу взять цифровую.

              TP-Link TL-WN821N USB WLan адаптер ~ €12 оставим как есть. Хотя на той же виртурилке… :)

              NaviLock's ublox6-based NL-651EUSB GPS модуль ~ €31
              эм… а вот это часом не оно же? chipster.ru/catalog/wireless/gps/1021.html уже в России. Вдвое дешевле.

              Navilock 5-проводной кабель ~ €4
              какой то сраный шнурок за 4 евро? Это пздц просто.

              www.conrad.de/ce/de/product/156967/FARB-KAMERA-MODUL-RS-OV7949-1818/SHOP_AREA_37351
              Аналоговая? Если да, то на dx
              dx.com/p/mini-surveillance-security-av-camera-with-6-led-night-vision-dc-9v-58971 за 15 баксов. И эта первая которая попалась. Есть и такая же визуально и по габаритам. Стоит столько же если не ниже. Т.к. нечто похожее на вашу, но со стеклянным зум объективом продается у нас в Челябинске примерно за 1500р.

              2 x Kokam LiPo аккумулятор 3.7 V / 1250 mAh ~ 2 * €13 = €26
              Чо там стоит ультрафайр обычный? Да и по модельным сайтам прошариться за 20 евро их можно вагон нарыть.

              2 x зарядное устройство для LiPo аккумуляторов ~ 2 * €7 = €14
              Тоже наверняка можно дешевле найти. На том же дх.

              Выключатель ~ €5 я такие меньше бакса беру и то возмущаюсь. В рознице. В Челябинске.

              2 x Modelcraft V12 XR регуляторов скорости для DC моторов ~ 2 * €10 = €20
              Регулятор скорости для DC моторов? А что там регулировать то? Простейшая шимка на NE555 обойдется в 50р.

              В общем, покупаете вы явно не там. Совершенно не знакомы с рынком комплектующих, да и вашего там только напечатанный корпус. Остальное собрано из готовых блоков.
                –4
                … сделаю в этот раз вид, что не заметил слегка хамоватого тона, чтобы не загрязнять обсуждение преждевременно и отреагирую конструктивно.

                да и вашего там только напечатанный корпус

                Ну даже если так, хотя, на самом деле электронику такую тоже не каждый за выходные сделает, там ещё и куча софта, причём реально непростого, что тоже не мало, учитывая, что всё бесплатно раздаётся.

                Остальное собрано из готовых блоков.

                Это была одна из основных целей. Сделать так, чтобы народ мог легко сам найти все детали и спаять всё, что нужно. Из-за этого, кстати, по возможности старались использовать DIP разъёмы чтобы людям не надо было SMD компоненты дома паять.

                Дальше, раз разговор более конкретный пошёл, вот ссылка на версию интерфейсной платы которую мы сейчас используем (дочерняя плата к Биглу). Поскольку мы не электронщики, а программисты, нашей целью было сделать эту плату настолько просто, насколько возможно и перенести сложность на софтвеерную сторону. Она и получилась, соответственно, простой и по-максимуму из готовых компонентов. Если Вы разбираетесь в электронике, буду раз послушать предложения по улучшению.

                Я не буду проходить по всему списку комментариев, но скажу, что часть из них разумная и я посмотрю что нам можно поменять. Спасибо. Для этого я собственно и написал сюда про проект. Другая часть не разумная (типа сравнение сонара с аналоговым интерфейсом с нашим с I2C и световым сенсором и ещё пару вещей), её я проигнорирую.

                Про виртурилку я сейчас первый раз услышал. После очень беглого просмотра соответствующего поста производит интересное впечатление. Её можно сейчас купить и за сколько? Если нет, то её для меня в данный момент не существует. Если да, то я посмотрю подробно. Мы сейчас работаем над следующей версией робота на базе РПи. Возможно это будет интересной альтернативой.

                  +4
                  Цифровой сонар делается из аналогового просто добавлением еще одного МК который обернет это в i2c а в остальном та же самая шняга. В конце концов ШИМ выход намного удобней в обработке чем i2c как по мне. Ловить длительность по таймерам самое милое дело. Если уж сильно надо, то есть сонары Maxbotix у которых цифровой выход при стоимости в каких то 600рублей.
                    +5
                    Вот такая же тележка на Виртурилке. Обошлась (в сборе) где-то тыщ в пять. Виртурилка у меня бесплатная :-)





                    Шасси — ужасное. Гусеницы постоянно сваливаются (хотя это может только у моего экземпляра). Шестерёнки в редукторах (пластик конечно-же) накрылись в течении нескольких дней усиленного тестирования. В итоге развивать эту тему не стал, из датчиков вроде только дальномеры и камеру ставил. Забил на эту Rover5, перешёл на DAGU6WD, небо и земля.

                    А вот дизайн корпуса у вас ништяг, это да :-)
                    +1
                    … Хотя я планирую сделать свое...

                    Есть же вот это. Зачем что-то придумывать, дешевле сделать почти нереально.

                    Мои архаровцы наклепают их вдвое дешевле

                    Опять же, есть вот такое. Куда уж дешевле то.

                    MC34063 обойдется в 100 рублей в сборе в виде такого же модуля

                    Я тоже считаю, что красная цена такому роботу 500 евро, но никак не 1500 евро. Но вот D15V70F5S3 расчитан на 7А. Вытянуть такой ток на MC34063 будет нелегко. Прямая замена D15V70F5S3 это свой модуль на каком-нибудь IR3831, в небольшой партии получится около 7-10$ за плату. Другое дело зачем там 7А??? Вот это уже более актуальный вопрос.

                    … покупаете вы явно не там. Совершенно не знакомы с рынком комплектующих… Остальное собрано из готовых блоков.

                    Обычная ситуация, когда за дело берутся программисты. Сталкиваюсь с таким постоянно.
                      0
                      О, спасибо за наводку. Надо дернуть и посмотреть. Хотя у своей платформы есть ряд плюшек. В частности модульность и кой какие приколы. Пока не сделаю не буду раскрывать всех деталей.

                      Какая няша. Надо же. Правда LSM303DLH получше будет, там еще аксель встроен для компенсации наклонов. Так что все же все сами, сами :)

                      Вот именно, а нужен там ток в 7А при текущем конструктиве? Опять же есть аналогичные по функционалу микросхемы с куда большим током.
                        0
                        Хотя у своей платформы есть ряд плюшек.

                        Будет интересно посмотреть, если цена действительно останется в пределах 1000р.
                      +1
                      Люди просто не ставили цель сделать дешевле, просто думали «сделать!». А тут надо мозг включить, хренову тонну времени потратить (ты сколько потратил?). Проще заломить цену в полтора косаря и хоть потоп!
                      –1
                      Колесный модуль — такой как Вы хотели — robocraft.ru/shop/index.php?route=product/product&path=18_56&product_id=225
                    +3
                    Нифигасебе вы цену заломили!

                    На самом деле, если собирать самому (печатать, паять и т.д.), то цена будет порядка 400, максимум 500 евро, что за такую платформу, на мой взгляд, совсем не много. Так или иначе, столько стоят комплектующие на сегодняшний день. 1500 это себестоимость (500) * 3. Иначе не рентабельно вообще этим заниматься.
                    Напичкан сенсорами?

                    Ну в общем да (Вы статью прочитали?): 2 видеокамеры, 4 ультразвуковых дальномера, компас с компенсацией наклонов, ГПС приёмник, энкодеры на колёсах, WiFi/UMTS, ну и BeagleBoard-xM. Плюс куча софта, чтобы этим делом всем управлять (хоть он весь и открытый, но недооценивать этого тоже не стоит).
                    • UFO just landed and posted this here
                        +1
                        Идея собрать 'конструктор' хорошая имхо, но маркетинговую и ценовую стратегию стоить переделать…

                        Камеры и рилтайм фреймворк — меня лично впечатляют… было бы полезно и удобно этим воспользоваться — собственно это и привлекает. Но, если подумать — цифровую камеру, которая аппаратно сама выдает h264 — наверное можно вкрячить и самому при определенной сноровке. Вряд ли это тянет на добавочную стоимость в 1000евро.
                        +6
                        Тут значит руки за 2300 евро продают

                        Я прочитал этот пост. Цитата: «Компания iRobot обещает, что в партиях от тысячи штук стоимость механической руки составит не более $3000»
                        а) обещает, б) «партиях от тысячи штук». Если Вы готовы купить 1000 этих роботов, я готов серьёзно поговорить о цене! )
                        • UFO just landed and posted this here
                            +1
                            А можно посмотреть где-нибудь? Очень нужен манипулятор у которого моторчики перегреваться не будут, но пока не нашёл таких. Пробовал самодельную с робофорума, заводскую AL5D ну и KSR10. Все которые на сервах — сильно греются под нагрузкой (ну оно и понятно), KSR10 не греется (нагрузку червяки держат) но нет точного позиционирования.

                            В общем, очень нужна клешня которую можно точно позиционировать и которая не будет перегреваться в положении «с вытянутой рукой». Учитывая что за AL5D я 18 тыщ отдал (с доставкой из Англии), а она совсем не айс, готов за такие же деньги купить клешню если будет под вышеуказаные требования подходить :-)
                              +3
                              Не удержался — картинка прям как из ужастика :-) Вся моя троица в сборе.

                                +1
                                Ваш манипулятор чем-то напоминает лампу с логотипа Pixar)
                                • UFO just landed and posted this here
                                    0
                                    Эххх, ещё одна клешня на сервах :-) Жаль.

                                    Мне грузоподъемность шибкая не нужна, грамм 200-300 выше крыши. Главное чтоб плечо (суммарное всех сочленений) было сантиметров 50 и больше, т.е. чтоб клешня дотянуться могла до объекта в радиусе 40-50 см. Чтоб люфтов сочленений не было (все манипуляторы на сервах этим грешат) и инерционности движения. Ну и главное — чтоб при любом положении (особенно при вытянутой руке) моторы не перегревались. Сервы у AL5D дико греются в вытянутом положении руки без нагрузки (т.е. под своим весом) через минут десять, одна серва сгорела уже.

                                    Самые интересные варианты которые я видел — на шаговых моторах и шкивах, типа такой. Моторы стоят в основании манипулятора, так что вес сочленений намного меньше чем когда сервы в сочленениях стоят. И дискретность намного меньше — движения очень точные получается. Вот кто-нибудь такой манипулятор сделал за адекватные деньги (повторюсь — не нужна килограмовая грузоподъёмность) — быо бы ништяг.
                                    • UFO just landed and posted this here
                                        0
                                        Если вам быстродействие не критично, то для вас самый лучший вариант — рука на линейных актуаторах. Они мощные, относительно дешевые, в вытянутом положении без нагрузки не потребляют тока
                                      0
                                      может вам стоит покопать в сторону zero-backslash-redustors?
                                      0
                                      а нельзя ли поподробнее о человеческой бионической руке? Хотя бы сколько степеней свободы планируется, и какие приводы будут использоваться? Просто сам данной темой занимаюсь последние 3 года
                                      • UFO just landed and posted this here
                                  +2
                                  Некоторые переживают по поводу цены, но вас это интересовать не очень должно. Попробуйте продвинуть этот продукт в ведущие мировые университеты. Я учусь в Университете Тренто (Италия) — здесь есть кафедра электроники и робототехники, полагаю, что этот робот может их заинтересовать. MIT, Virginia Tech, Georgia Tech, Caltech — это те университеты, в которые я бы советовал вам обратиться. Советую причем сперва писать phd студентам (аспирантам), чтобы уже они могли предложить это своим профессорам (так лояльность будет выше).
                                  Поздравляю! И Успехов )
                                    +1
                                    Поздравляю! И Успехов )

                                    Спасибо!
                                      0
                                      Я учусь в Университете Тренто (Италия)

                                      Если у вас достаточно студентов для которых это может быть интересно, я готов подъехать, показать и рассказать. Серьёзно. Пишите в личку если что.
                                        +1
                                        Завтра напишу 2-3 аспирантам с той кафедры, дам ссылку на ваш сайт. Еще у нас есть исследовательский центр FBK — туда тоже напишу, возможно там так же могут заинтересоваться. Я сам с департамента по computer science — мы занимаемся скорее software, поэтому с роботами лично я не работаю. Если у вас есть очень короткая презентация или видео-ролик описывающий все достоинства и недостатки — скиньте мне (email можете найти на моем сайте).
                                        Так де я вам могу посоветовать подать на гранты от сколково.

                                        Буду рад помочь вашему проекту, чем смогу.
                                          0
                                          Буду рад помочь вашему проекту, чем смогу.

                                          Спасибо ещё раз огромное!

                                          Если у вас есть очень короткая презентация или видео-ролик описывающий все достоинства и недостатки

                                          Вот, как раз сегодня получил ссылку (специально для итальянцев, только я не знаю что там написано) ). Неплохой обзор можно в слайдах на вот этой странице найти. Также, возможно, будет интересно посмотреть видео к примерам реализации типичных алгоритмов (на самом деле, это переделанные домашние задания из вот этого курса). Если нужна будет ещё информация — пишите. У меня её навалом ).
                                            0
                                            Я сам с департамента по computer science — мы занимаемся скорее software

                                            Есть у нас и на эту тему что сказать :). Для качественного управления через Интернет, мы реализовали адаптивную передачу видео. Возможно это тоже кого-нибудь заинтересует.
                                        +2
                                        Прочитал как «Вертер» :)
                                          +1
                                          На Ветер не похоже, больше на черепаху например :)
                                            0
                                            Допереведите сайт на русский, а то как-то странно выглядит — две страницы на русском, остальное на англо-немецком.

                                            И поднимите частоту шима килогерц до 20. У вас же где-то десять сейчас, да? Очень уж свистит и это портит всё впечатление о машинке.
                                              0
                                              Допереведите сайт на русский

                                              Да, я занимаюсь этим потихоньку. Просто времени на всё не хватает. Как бы там ни было, это всё ещё хобби проект.

                                              И поднимите частоту шима килогерц до 20. У вас же где-то десять сейчас, да?

                                              Если я с утра не ошибся в делении :), то 50Гц. В общем вот такой сигнал. У меня не цифровые серво, поэтому я не знаю как они на 20КГц отреагируют. Да и такое повышение частоты повысит, также, нагрузку на проц. Не знаю стоит ли это того, чтобы избавится от лёгкого посвистывания :). В общем я поэкспериментирую. Спасибо за совет.
                                                0
                                                При чем тут сервы??? У вас же в роботе стоят мотор-редукторы коллекторные. Я про их писк говорю.
                                                  0
                                                  Эт я когда слово ШИМ прочитал, почему-то сначала подумал про серво. А уже когда ответ написал, то понял, что речь о моторах шла. Не доконца проснулся наверно еще :)
                                              –1
                                              Дизайн корпуса другого робота понравился с сайта блендер3д :-)

                                              image

                                              Хотелось бы больше подробностей и конкретных решений по конкретным трудностям простым языком.
                                                0
                                                Если собирать из чего-то готового, то я бы взял какой-нибудь MK908, Wi-Fi и даже BT 4.0 там уже есть, все остально подключил бы через USB-хаб. Получилось бы компактее и намного дешевле. Если очень хочется какой-то обработки изображения, то подключил бы камеру через отдельный модуль с FPGA/DSP.

                                                Если собирать подобную систему с нуля, что конечно же всем было бы интереснее, то я бы взял какой-нибудь Cyclone 5 SE со встроенным двухядерным Cortex-A9 или Zynq. Поставил бы 2 камеры для получения стереоизображения. Ультразвук заменил бы на лазер. С земли устройство поднял в воздух. Вот это уже стоило бы своих 1500 евро и представляло бы намнооого больший интерес чем то, что сейчас предлагает Ветер
                                                  +2
                                                  Если собирать из чего-то готового, то я бы взял какой-нибудь MK908, Wi-Fi и даже BT 4.0 там уже есть, все остально подключил бы через USB-хаб.


                                                  Бот с камерой и вифи из готового с минимумом пайки и бюджетом около $100.

                                                    0
                                                    Лучше даже взять Jesurun NX003II — хоть и стоит дороже MK908 и BT только 2.1, но зато вебка встроенная и Wi-Fi антенна внешняя.
                                                    +1
                                                    Ну прям стыковка с МКС на видео…
                                                      0
                                                      Жутко интересная тема с роботами, но моей фантазии пока не хватает, чтобы придумать этому применение. Может кто напишет свои идеи использования?

                                                      Only users with full accounts can post comments. Log in, please.