Сборный мобильный робот, снабженный системой технического зрения

Полезная модель относится к робототехнике и может применяться в качестве конструктора конфигурируемого робота, который может быть использован для обучения навыкам конструирования и исследования свойств и характеристик робота, в том числе, для исследования систем технического зрения.
Известны конфигурируемые мобильные роботы, конструкция которых предполагает возможность изменения их структуры путем замены или использования дополнительных блоков, определяющих свойства и функциональные возможности собранного робота.
Так, в частности, известен сборный конфигурируемый робот [RU 2704048], выполненный виде мобильной трехколесной платформы, имеющий сложную корпусную блочную структуру, включающую базовый двух ярусный блок и навесные унифицированные блоки, определяющие функциональную направленность робота.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и возможность изменения его структуры путем использования унифицированных дополнительных блоков, что ограничивает возможность его конфигурирования.
Известен сборный мобильный робот [RU 2454313], выполненный в виде самодвижущейся платформы. Указанное устройство выбрано в качестве ближайшего аналога.
Данный робот включает самодвижущуюся колесную платформу, на которой смонтированы трех колесная ходовая часть, источник питания, стойка с устройством обзора пространства перед платформой, а также бортовая вычислительная сеть, включающая бортовой компьютер.
Устройство обзора пространства включает фотообъектив и фотоприемник и представляет собой оптический сканер. Указанное устройство осуществляет сканирование пространства перед платформой в горизонтальной плоскости. Получаемая оптическая информация обрабатывается с помощью бортовой вычислительной сети. Анализ подвергнутой компьютерной обработке информации обеспечивает техническое зрение робота, который «видит» навигационные световые маркерные элементы и с помощью вырабатываемых бортовой вычислительной сетью управляющих движением колес сигналов перемещается по заданной траектории.
Однако данное устройство обладает недостаточно высокой функциональной эффективностью, что связано с ограниченными возможностями его технического зрения, движением робота только по траектории, определяемой навигационными световыми маркерными элементами, а также ограниченным функционалом, расширение которого не предусмотрено возможностью конфигурирования структуры робота.
Технической проблемой, решаемой при использовании полезной модели, является повышение функциональной эффективности сборного мобильного робота, снабженного системой технического зрения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в сборном мобильном роботе, снабженном системой технического зрения, выполненном в виде самоходной платформы, на которой смонтированы колесная ходовая часть, источник питания, устройство обзора пространства перед платформой, а также бортовая вычислительная сеть, включающая бортовой компьютер, согласно полезной модели самоходная платформа выполнена двухъярусной и включает нижнее и верхнее плоские основания, соединенные с помощью установленных по периметру оснований вертикальных стоек, каждое основание выполнено в виде пластины, содержащей сетку технологических отверстий для крепежных элементов, используемых для закрепления на основании конструктивных узлов робота, устройство обзора пространства перед платформой выполнено в виде цифровой видеокамеры, установленной на верхнем основании на опорной конструкции с возможностью поворота, при этом робот снабжен дисплеем, расположенным на верхнем основании, предназначенным для индикации справочной информации.
Выполнение платформы сборного робота двухъярусной, содержащей верхнее и нижнее основания, снабженные сеткой технологических отверстий, расположенных с одинаковым шагом, обуславливает увеличение площади, предназначенной для размещения конструктивных узлов робота, а также удобство их закрепления в любом месте на поверхности оснований. Это расширяет возможность конфигурирования робота в процессе его сборки и включать в его структуру конструктивные узлы придающие роботу дополнительные функции, что повышает его функциональную эффективность.
Использование в составе робота поворотной цифровой видеокамеры расширяет возможности его технического зрения. Получаемые с помощью видеокамеры изображения пространства перед платформой в широком угле наблюдения позволяют роботу «видеть» предметы и оценивать их свойства: различать и распознавать предметы, оценивать их цвет, состояние поверхности, размеры, «глубину». На основании указанной информации оказывается возможным вырабатывать сигналы, управляющие движением ходовой части робота, обеспечивающие перемещение робота не только по установленным навигационным маркерам, но и по заданным или рассчитываемым траекториям, что расширяет его функциональную эффективность.
Наличие дисплея, закрепленного на верхнем основании платформы, обеспечивает возможность индикации справочной информации о параметрах функционирования узлов робота, в том числе, о величине заряда источника питания, о показаниях дополнительного оборудования, например, датчика дальности, навигационных датчиков и прочее. Это позволяет контролировать работу робота, что способствует функциональной надежности робота, а, следовательно, повышению его функциональной эффективности.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является повышение функциональной эффективности сборного мобильного робота, снабженного системой технического зрения.
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства (вид сбоку); на фиг.2 - то же (вид сверху); на фиг. 3 представлен общий вид устройства в аксонометрии.
Устройство содержит платформу, включающую верхнее и нижнее основания соответственно 1 и 2, выполненные в виде плоских пластин с сеткой технологических крепежных отверстий 3. Основания 1 и 2 соединены стойками 4.
Устройство содержит батарейный отсек 5, в котором установлены две аккумуляторные батарейки источника питания, выполненные с возможностью зарядки от зарядного устройства (на фигуре не показано).
Устройство содержит колесную ходовую часть, содержащую, в частности, смонтированные на нижнем основании 2 два передних ведущих колеса 6 и 7 и заднее колесо 8, выполненное в виде ролика, вращающегося во всех направлениях. Ведущие колеса 6 и 7 приводятся во вращение моторами редукторами 9 и 10.
В пространстве между основаниями 1 и 2 смонтированы узлы, входящие в состав бортовой вычислительной сети, включающей бортовой компьютер 11, выполненный, в частности, на базе Raspberry Pi с картой памяти microSD, а также плату расширения 12 используемую для подключения дополнительного оборудования, сетевые кабели (шины) и разъемы, в частности, сетевые разъемы USB.
На верхнем основании 1 закреплена установленная с возможностью поворота на рамной опорной конструкции 13 вперед смотрящая цифровая видеокамера 14, в частности, цифровая камера RPiMn. Камера 14, в частности, установлена с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Рамная конструкция 13 снабжена защитным козырьком 15, предназначенным для защиты камеры 14 от механических ударов.
Колеса 6 и 7 приводятся во вращение с помощью моторов - редукторов 9 и 10, управляемых от бортового компьютера 11.
Поворот камеры 14 осуществляется с помощью сервопривода (на фигуре не показан), управляемого бортовым компьютером 11.
На верхнем основании 1 расположен дисплей 16, предназначенный для индикации справочной информации. В частности, робот содержит монохромный OLED дисплей с горизонтально ориентированным экраном, что обуславливает удобство обзора информации.
В процессе сборки робота его структура может быть дополнена установкой закрепляемого на основаниях 1 и 2 дополнительного оборудования (на фигуре не показаны). В частности, робот может быть оснащен дополнительной цифровой камерой, дополнительными датчиками, такими, как лазерный датчик расстояния, датчик CO2, датчик влажности, температуры и давления, а также узлами безинерциальной навигационной системы.
Устройство работает следующим образом.
Сигналы видеоизображения, поступающие от камеры 14, а также сигналы, поступающие от датчиков, в случае использования их в составе дополнительного оборудования, обрабатываются бортовым компьютером 11.
Движение робота осуществляется в соответствии с вырабатываемыми бортовым компьютером 11 сигналами, управляющими вращением моторов - редукторов 9 и 10.
Робот движется или по заранее заданному маршруту, или может сам строить свой маршрут на основе анализа видеосигналов с камеры 14.
Управление бортовым компьютером 11 осуществляется, в частности, с помощью пульта управления по беспроводной связи или с мобильного телефона, снабженного соответствующим приложением, с использованием модуля Bluetooth.
На экране дисплея 16 индицируется справочная информация, такая как уровень заряда аккумуляторных батарей, показания используемых датчиков и прочее.