В Ресурсном центре робототехники ДГТУ студентов обучают на мобильных роботах собственного производства

По словам руководителя Ресурсного центра робототехники ДГТУ и автора проекта Евгения Гаранина, на начальном этапе обучения робототехнике наблюдается одна и та же проблема: студентам необходим достаточно большой объем знаний, чтобы собрать своего первого робота, платформу, которую можно будет в дальнейшем оснастить всей необходимой периферией и контроллером, и только после этого начать процесс программирования.

– Изначально мы планировали создать обучающую платформу для тех, кто хочет учиться программированию роботов, но не хочет их конструировать. Ребята будут писать код под уже готовую платформу. Также платформы могут быть использованы для разработки программного обеспечения для встраиваемых систем, – пояснил Евгений Гаранин. – Сейчас мы работаем над тем, чтобы снизить требования к обучающимся за счет разработки программного обеспечения, чтобы ребята с минимальными техническими знаниями и навыками могли заниматься робототехникой при помощи нашего робота.  Кроме того, наша разработка решает проблему импортозамещения в связи с уходом с российского рынка иностранных компаний, занимающихся поставкой образовательного оборудования.

С помощью нашего робототехнического комплекса студенты научатся решать до 80% задач, связанных с разработкой программного обеспечения для мобильных роботов, перемещающихся внутри помещений: движение по заданной траектории и проезд в определенные точки, построение пути, реакция на препятствия и использование прочей специализированной периферии.

Робот, реализованный по дифференциальной схеме, представляет собой двухколесную платформу 150х150х70 мм массой 550 г с двумя опорными роликами. В движение он приводится двумя электромоторами с датчиками углового перемещения (энкодерами). Напряжение питания системы составляет 12,6 В и обеспечивается встроенными аккумуляторами.

Для управления платформой используется современный микроконтроллер STM32F401 на базе ядра Cortex-M4. Рабочая частота микроконтроллера – 84 МГц. Периферия позволяет подключать различные внешние устройства, работающие по интерфейсам USART, I2C, SPI. На платформе установлено 5 аналоговых датчиков линии, помимо этого у пользователей есть возможность подключения до 8 дополнительных аналоговых сенсоров и прочего оборудования (одноплатных компьютеров, лидаров и камер). Проведены испытания собранного комплекта. В тестировании платформы приняли участие студенты 1-го и 2-го курсов технических специальностей ДГТУ.

– Университет Иннополиса – центр отечественной робототехники – проявил интерес к нашей разработке, поскольку сами они не занимаются конструированием роботов, а учат разработке программного обеспечения, – рассказал Евгений Гаранин. – Что касается обучения школьников, то для изучения основ робототехники им нужны в основном конструкторы, реконфигурируемые платформы. Наша платформа нацелена именно на разработку и отладку программного обеспечения, которым занимаются уже опытные робототехники, но за счет большого количества поддерживаемого внешнего оборудования и специализированной библиотеки, позволяющей упростить работу с роботом, наша разработка может стать удобным учебным инструментом.

Кроме того, сотрудники центра занимаются разработкой платформы с автомобильной кинематикой. Проект станет учебным пособием для обучения студентов Т-университета ДГТУ. Обучающиеся в рамках курса примут участие в тестировании учебного робота.

Платформа позволит слушателям курса познакомиться с кинематикой и особенностями управления четырехколесными платформами с поворотными колесами на передней оси. Студентам предстоит научиться решать задачи движения, парковки, перестроения из одной полосы в другую, рассчитывать радиус разворота, выявлять центр вращения, вокруг которого будет производиться поворот роботизированной платформы, определять угол, на который необходимо повернуть колеса, для того чтобы войти в заданный радиус поворота.  Разработкой программного обеспечения для платформы занимается сотрудник центра, магистрант ДГТУ 2-го года обучения Александр Назаров. Первые прототипы робототехнических комплексов с автомобильной «аккермановской» кинематикой уже проходят этапы сборки и тестирования.

– Все наши обучающие платформы используют те же принципы, что и большие серьезные робототехнические системы, в них выведены все используемые в промышленности интерфейсы. Благодаря нашей разработке ребята смогут изучить работу встраиваемых и робототехнических систем на всех уровнях – от идеи до готового продукта, – отмечает Евгений Гаранин.  – Эти платформы позволят начинающим разработчикам получить необходимые знания и навыки, чтобы принять участие в большом проекте центра – разработке беспилотного автомобиля.

Следующим летом в центре робототехники ДГТУ планируют разработать трехколесную платформу, которая будет способна перемещаться в любом направлении без разворотов и выполнять роль логистического робота.