Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA с манипуляторами под управлением платформы Arduino и СПО (Алексей Ерпелев, OSEDUCONF-2020)

Материал из 0x1.tv

Версия от 07:02, 12 августа 2020; StasFomin (обсуждение | вклад)

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Докладчик
Алексей Ерпелев.jpg
Алексей Ерпелев

В последние годы значительное внимание уделяется лицам с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ), существенным этапом здесь является введение ФГОС ОВЗ[1]. Для некоторых из таких лиц (например, для лиц, имеющих диагноз ДЦП, со спастическим тетрапарезом, с сильными гиперкинезами, а также смешанной формой) является проблемой налить стакан воды, а также взять его в руки и выпить, из-за опасения расплескивания. Поэтому указанным лицам необходимо оказание соответствующей помощи.

Видео

Презентация

Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf

Thesis

Настоящее исследование посвящено автоматизации процесса помощи указанным лицам с ОВЗ, а именно, разработке действующего прототипа робота-помощника для наливания стакана воды или иного напитка, перемещения стакана в зону досягаемости лица и пр. Разработка выполнена на базе промышленного робота-манипулятора KUKA [2], на фланце которого размещен электрический захват под управлением одной из микроконтроллерных платформ, например платформы Arduino (функционирует под управлением свободного программного обеспечения (СПО)).

Принцип функционирования разработки состоит в следующем. Заказчик (лицо с ОВЗ) через мобильное приложение заказывает требуемый напиток, а также определяет момент времени, к которому напиток должен быть приготовлен. Манипулятор захватывает бутылку с требуемым напитком, наполняет стакан на подносе и пододвигает поднос в сторону заказчика.

Одной из важных задач такого робота-помощника – не подвергать опасности находящегося рядом человека (не нанести ему механических повреждений, ушибов). Используемый робот-манипулятор KUKA не является коллаборативным, поэтому в представляемом проекте обеспечивается физическая недосягаемость частей тела заказчика движущимися частями робота KUKA с захватом. С этой целью используется специальный поднос, который пододвигается в сторону заказчика с готовым продуктом.

В разработку заложен один из принципов взаимного позиционирования объектов, прототипом которого является разработка авторов, представленная в [3].

Следует отметить, что представляемая модель является учебным проектом (преследует в первую очередь учебные цели), поэтому не претендует на выполнение всех функций робота-бармена.

Алгоритм работы устройства состоит в следующем.

  • получить заказ на тип напитка и момент приготовления;
  • в нужное время захватить стакан, перенести его на поднос ближе к краю, со стороны заказчика;
  • захватить требуемую бутылку с напитком, наполнить стаканчик, переместить бутылку на свое место;
  • пододвинуть поднос со стаканчиком в сторону заказчика;
  • дождаться, когда стаканчик будет взят с подноса лицом с ОВЗ;
  • передвинуть поднос в исходное положение;
  • перевести робот KUKA в исходное положение и привести систему в состояние готовности к приему следующего заказа.

На данном этапе отрабатывались операции по перемещению бутылки, стаканчика и подноса.

В проекте использовалась следующая программная и аппаратная база:

  • аппаратная база: Arduino Mega 2560, электрический захват, аналогичный представленному в [4];
  • программная база: среда разработки Arduino IDE, язык программирования С++ (Wiring).

Проект (его первоначальный тестовый вариант) успешно был испытан при взаимодействии с реальными лицами с ОВЗ.

Программный код разработки является СПО и доступен на ресурсе https://github.com/Vladimir28091959/Robot_zahvat.git.

Таким образом, было спроектировано и реализовано устройство оказания помощи лицам с ОВЗ, страдающим ДЦП (спастический тетрапарез, гиперкинетическая форма) - прототип робота-помощника для наливания стакана воды или иного напитка и перемещения стакана в зону досягаемости лица. Указанное устройство также является студенческим проектом и используется в учебном процессе при обучении студентов направлений подготовки, таких как «Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы и технологии», «Управление в технических системах».


Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA!.jpg

Примечания и ссылки

  1. Письмо Министерства образования и науки РФ от 11 марта 2016 г. № ВК-452/07 «О введении ФГОС ОВЗ» https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71254376/.
  2. Промышленные роботы KUKA https://www.kuka.com/ru-ru
  3. Simonov V.L., Kuzin A.V. Intelligent system for optoelectronic surface vibration testing / Report on the conference ICIASF’03. Proceedings of the 20-th International Congress on Instrumentation in Aerospace Simulation Facilities. Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Goettingen, Germany. IEEE Catalog Number 03CH37501. ISBN 0-7803-8149-1. No 4.3 (pp.115–117). August 2003.
  4. Интеллектуальная оптоэлектронная система для измерений вибраций поверхности объектов (доклад) / 20-я конференция по исследовательской и испытательной технике в аэрокосмической отрасли ICIASF’03: Сб.трудов конф. Август 2003г. Изд-во DLR, Геттинген, Германия. -№ 4.3. С. 115-117. Электрический захват [1]

Plays:0   Comments:0