Mobilní robot Hercules - Fakulta strojní

Jako podvozek tohoto mobilního robotu byl použit elektrický invalidní vozík InvaCare, konstrukčně upravený na katedře pro uložení potřebné dodatečné elektroniky a uchycení manipulační nadstavby. Díky použití vysoce optimalizovaného a konstrukčně výborně zvládnutého podvozku má mobilní subsystém robotu vynikající parametry, zejména dojezd na baterie, nosnost, rozsah rychlostí, výkon a manévrovatelnost. Pojezd je možno plně řídit dálkově z vlastní řídicí aplikace, prostřednictvím katedrou navržené a vyrobené elektroniky.

Manipulační nadstavba je kompletně navržená a realizovaná katedrou. Rameno má zanedbatelné mechanické vůle, díky čemuž je možno provádět velmi přesné a jemné polohování. Manipulátor měl původně 3 stupně volnosti, všechny klouby byly osazeny diskovými elektromotory MAXON EC90F 60 W doplněnými o harmonické převodovky. V roce 2018 byly přidány další 2 stupně volnosti v zápěstí. Pro nízkoúrovňové řízení pohonů ramene jsou využity jednotky Maxon EPOS propojené CAN sběrnicí.

Na přírubu manipulátoru je možno uchytit libovolný efektor včetně orientačního ústrojí. V současné době je robot vybaven pevným dvoučelisťovým chapadlem se softwarově volitelnou sílou stisku (7 úrovní v každém směru).

Robot je vybaven stereovizní kamerovou hlavou umístěnou na začátku posledního článku manipulátoru, což umožnuje jak neustálé sledování objektu manipulace, tak rozhlížení pomocí kamer při jízdě nebo průzkumu prostředí. V prostoru mezi kamerami je integrován laserový dálkoměr s dosahem 5 metrů. Podvozek robotu je dále vybaven třetí kamerou určenou pro navigaci při jízdě vzad.

Robot je možno řídit bezdrátově z operátorského pracoviště (kufříku) vybaveného potřebnou elektronikou, akumulátorem, vysílací a přijímací technikou a notebookem s dotekovou obrazovkou. Všechny funkce robotu jsou sloučeny do jedné uživatelsky příjemné a přehledné aplikace; při návrhu uživatelského rozhraní byl hlavní důraz kladen na obraz z kamerového subsystému. Všechny důležité funkce je možno ovládat pomocí jediného bezdrátového ovladače (gamepadu), přičemž manipulátor má režim vhodný pro rozhlížení pomocí kamer a režim vhodný pro manipulaci. Nezbytné informace jsou integrovány přímo do obrazu z kamer, pokročilé funkce a údaje jsou k dispozici na panelu v pravé části aplikace. Operátor má rovněž možnost využít 3D brýle pro stereovizi a/nebo polohový senzor pro ovládání ramene metodou kopírování pohybu ruky v prostoru.

Samotný robot je osazen minipočítačem, na němž běží serverová aplikace řídicího systému. Ta komunikuje s klientskou aplikací (operátorský kufřík) pomocí Wi-Fi. Signály pro pojezd robotu jsou přenášeny pomocí rádiového signálu, kvůli jeho vyšší spolehlivosti v budovách a zarušeném prostředí.

V září roku 2010 byl robot doplněn o odporový teploměr pro měření teploty okolí a především o detektor plynů Dräger X-am 5000, který je možno vybavit čidly až pro 5 různých plynů. Údaje z tohoto detektoru (a i z teploměru) jsou samozřejmě přenášeny do operátorského kufříku a zobrazeny přehledně na obrazovce. Robot byl dále doplněn o další krytování a byla vylepšena řídicí aplikace.

Hercules je katedrou velmi často používán pro demonstrační účely - je od roku 2010 každoročním stálým exponátem katedry na Dnech NATO, byl k vidění například v pořadu Víkend televize Nova, v pořadu Živě na jedničce televize ČT1, na Slezskoostravském hradě během akce Chemie na hradě, na několika ročnících veletrhu studijních příležitostí Gaudeamus v Brně atd.

Financování

Název projektu: Výzkum a vývoj speciálního víceúčelového zásahového vozidla se systémem operativní změny parametrů, využívaného pro záchranu osob i materiálních hodnot, při katastrofách, požárech, povodních, expedicích a protiteroristických akcích, MPO, TANDEM, FT-TA3/014/2006-2009