Fejlesztési célunk egy tesztpálya emberi beavatkozás nélküli tetszőleges kialakítására (pl. felfestés, bójázás) alkalmas mobil manipulátor fejlesztése. A működtetéshez szükséges szoftveres ökoszisztéma kialakítása. A mobil platform egy bővíthető irányítási szoftver ökoszisztéma része lesz, mely a könnyű kezelhetőséget és az integrált bővíthetőséget szolgálja. Fő feladata a mobilmanipulátor mechanikai, elektronikai és irányítástechnikai rendszereinek felépítése. Ez teljes egészében tartalmazza a robot fizikai felépítését és a működtetéshez, irányításhoz szükséges algoritmus fejlesztés első lépéseit. A fejlesztés két ágon történik: a mobil platform kialakítása és a robotkar integrálása.
A fizikai fejlesztésekkel párhuzamossan egy szimulált digitális ikret is készítünk, mely a későbbi algoritmus fejlesztéseket, hangolásokat nagy mértékben fogja megkönnyíteni.
Magas szintű, nyílt robot programozás és Learning Factory esettanulmány:
- Az autonóm rendszerek programozói környezete jellemzően gyártóspecifikus, ami más környezetben kidolgozott megoldások újra felhasználásának akadálya. Azonban mind az ipari robotika, mind az autonóm járműrendszerek esetében nyílt forráskódú megoldások vannak terjedőben (pl. ROS - Robot Operating System). A kutatás feladata a ROS, vagy egy átfogó state-of-the-art vizsgálat nyomán valamilyen más környezetben többféle ipari és kollaboratív robot egységes programozói környezetben való kezelése, a lehetőségek és korlátok feltérképezése, a biztonságos és autonóm működés ellentétes szempontjainak összehangolása.
- Az európai Learning Factory koncepciót megvalósító esettanulmányok (use case) felmérése, egyesek megtervezése és legalább egy-egy konkrét megvalósítás a SZE-ben rendelkezésre álló ipari robotikai környezetben (ABB és Fanuc robotok), valamint a SZTAKI kollaboratív robotokkal is ellátott győri Ipar 4.0 mintarendszerében.
A mobilplatform fejlesztései:
- robotplatform gépészeti modellezése, a robotplatform prototipizálási folyamatának követése számítógépes modellezéssel, fejlesztési lépések előzetes számítógépes modellezése;
- a platform mechanikai felépítése, moduláris szenzor és eszközfogadó szintek kialakítása, hajtáslánc beépítése;
- elektronikai eszközök, tápellátás, fedélzeti számítógépek és alap szenzorrendszerek beépítése;
- robotkar integrálása;
- rendszerarchitektúra megtervezése és véglegesítése, megfelelő ROS2 komponensek azonosítása, teljesítménykövetelmények rögzítése;
- mobil platform alacsonyszintű szoftveres meghajtójának fejlesztése és tesztelése;
- biztonsági lézerszkenner beüzemelése és integrációja;
- beágyazott célplatform (Jetson Nano) telepítése, szükséges komponensek kijelölése;
- referencia navigációs keretrendszer integrációja (ROS2 navigation2, SLAM toolbox), működésének demonstrálása beltéri környezetben. GPS helymeghatározó szenzorokhoz általános NMEA alapú ROS2 meghajtó program elkészítése és telepítése;
- saját újra konfigurálható mozgástervező architektúra fejlesztése;
- robotkar-mobilplatform integrációja a teljes ROS2 ökoszisztémába. Kezelőfelület fejlesztése Qt és OpenGL alapokon;
- az autonóm működő bója lerakó robothoz útvonaltervező algoritmusok készítése;
- a gépi látáshoz szükséges ökoszisztéma megvalósítása, melyet hardveresen egy Intel RealSense kamera egészít ki;
- bója gépi látás alapú detektálása.
A robotkar fejlesztései:
- a bójázásra alkalmas mobil manipulátor kiválasztása, megfogójának megtervezése;
- elektromágnessel és indukciós szenzorral felszerelt manipulátor első prototípus megfogójának megtervezése, megrajzolása CAD programmal;
- a manipulátor ROS2-es környezetben kívánt pozícióba offline és online mozgatásának megvalósítása;
- megfogó 3D nyomtatóval kinyomtatása és összeszerelése, a szenzor és az elektromágnes működésének tesztelése;
- a robotkarra szerelhető kamera integrálása, szoftver fejlesztés előkészítése;
- a manipulátor illesztése a szoftveres környezetbe az ökoszisztéma részeként.
A szimuláció fejlesztései:
- robotplatform és a rajta elhelyezett manipulátor számítógépes szimulációja;
- a szimulációs környezet kiválasztása, a feladat követelményeinek megfelelő konfigurációja, a robotplatform számítógépes modell alapján történő geometriai modellezése, szenzoremulációjának megvalósítása;
- a robotplatform interfészrendszerének kialakítása ROS 2 middleware alkalmazásával.