Комплект для изучения операционных систем реального времени и систем управления автономных мобильных роботов

Учебный комплект на базе TurtleBot3 (Расширенный)

Продвинутый комплект для разработки автономных мобильных роботов позволяет сконструировать блочно-модульную конструкцию мобильного робота. Набор может использоваться для изучения основ разработки систем управления автономных мобильных роботов, реализации творческих проектов и подготовки к соревнованиям по робототехнике.

Комплектация

В состав мобильного робота входит:

• Привод ведущих колес - не менее 2 шт.
• Привод, который представляет собой электромеханическую сборку на основе двигателя постоянного тока, редуктора, датчика положения вала. Система управления привода обеспечивает возможность объединения приводов с помощью последовательного интерфейса, возможность задания параметров контуров управления, управление вращением привода по скорости и положению, контроль нагрузки.
• Программируемый контроллер с интерфейсами USB, UART, TTL, RS485, CAN для коммуникации с подключаемыми внешними устройствами, а также цифровыми и аналоговыми портами ввода/вывода.
• Одноплатный микрокомпьютер с архитектурой микропроцессора ARM, оснащенный 2 вычислительными ядрами с тактовой частотой не менее 1 ГГц.
• Лазерный сканирующий дальномер обеспечивает диапазон измерения дальности до объектов не менее 2.5 метров и сектор сканирования не менее 360 угловых градусов.
• Датчик линии обеспечивает детектирование линии на контрастном фоне и передает данные в программируемый контроллер о ее наличии путем передачи аналогового сигнала, цифрового сигнала и путем передачи цифрового пакета данных.
• Датчика цвета различает цветовой оттенок расположенного рядом с ним объекта в RGB нотации и обеспечивает передачу данных в программируемый контроллер о значении каждого цветового канала в виде цифрового пакета данных.
• Массив ИК-датчиков предназначен для отслеживания линии для движения мобильного робота. Массив состоит из шести ИК-датчиков, расположенных на одной линии.
• Система технического зрения -- это вычислительное устройство со встроенным микропроцессором (кол-во ядер - не менее 4 шт, частота ядра не менее 1.2 ГГц, объем ОЗУ - не менее 512 Мб, объем встроенной памяти - не менее 8 Гб), интегрированной телекамерой и оптической системой (максимальное разрешение видеопотока, передаваемого по интерфейсу USB - не менее 2592x1944 ед.). Модуль технического зрения совместима с различными программируемыми контроллерами с помощью интерфейсов - TTL, UART, I2C, SPI, Ethernet. Система технического зрения обеспечивает возможность изучения основ применения алгоритмов машинного обучения и настройки параметров нейросетей. Система технического зрения распознает различные геометрические объекты по набору признаков, графические маркеры типа Aruco и др, а также распознает массивы линий и элементов дорожных знаков и разметки.

Система управления роботом на базе TurtleBot3

Система управления мобильного робота позволяет ему анализировать окружающую обстановку в процессе движения, осуществлять формирование карты локальной обстановки вокруг, а также локализировать положение робота на карте. Робот также способен создавать глобальную карту окружающего пространства, анализировать ее и находить объекты на ней, а также планировать маршрут движения с учетом препятствий. 

Робот на базе TurtleBot3 может делить карту окружающего пространства на зоны по различным признакам, которые задает пользователь (зоны запрета для движения, ограничения скорости и т.п.). Система управления мобильного робота позволяет задавать точки на карте окружающего простарнства для автономного передвижения между ними.

Система управления робота включает в себя несколько подсистем:

• система управления движением робота,
• система сбора и обработки сенсорной информации,
• система построения карты окружающего пространства,
• система навигации.

В состав комплекта входит программное обеспечение для программирования в текстовом редакторе на подобии Arduino IDE, программировании с помощью скриптов на языке Python и разработки систем управления на основе ROS. Так же в состав комплект входит виртуальная модель мобильного робота в виртуальном окружении для моделирования алгоритмов систем управления с помощью графической среды.