Kontaktní průzkum terénu pro mobilního robota

Abstract

Důležitou funkcionalitou pro mobilní robot je znalost terénu v nejbližším okolí. Tato práce se zabývá návrhem a implementací metody ke zjištění tvaru terénu v okolí mobilního robotu využitím kontaktu robotické ruky Kinova Jaco Arm s terénem. V rámci implementace metody kontaktního průzkumu je v této práci řešeno více jednotlivých úloh, jako je detekce kontaktu robotické ruky s terénem, výběr místa z pracovního prostoru k prozkoumání, odhad výšky v neprozkoumaných místech a tvorba mapy prostředí. Kontakt robotické ruky s terénem je detekován využitím momentů sil v jednotlivých kloubech. Pro volbu místa k prozkoumání byla navržena metoda vybírající místo, u kterého očekáváme, že bude nejvíce užitečné pro odhad okolních bodů. Využitím prozkoumaných míst v terénu a vnitřních senzorů robotu (náklon, proudové odběry motorů) je tvořen model okolního prostředí robotu. Navržená metoda kontaktního průzkumu využívá měřených a odhadnutých výšek terénu pro tvorbu mapy.

For mobile robots, it is important to know the surrounding terrain. The goal of this diploma thesis is to provide a design and prototypical implementation of the method for terrain exploration via contact of robotic manipulator Kinova Jaco Arm with the terrain. There are more subgoals to be done within the implementation of contact exploration. This thesis deals with the contact detection of the robotic arm and the terrain, choosing the place from workspace for exploration, and the estimation of unknown places and mapping. The contact of the manipulator with the terrain is detected by using joint torques of actuators. The place that should be explored next is chosen to increase the expected usefulness for future estimation of the other unknown places. The places that are not explored are estimated by using proprioceptive sensors (tilt, currents in actuators). A method that saves and process the map from measured and estimated places is also provided in this thesis.