Просмотр исходного текста страницы 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)

;{{SpeakerInfo}}: {{Speaker|Алексей Ерпелев}}
<blockquote>
В последние годы значительное внимание уделяется лицам с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ),
существенным этапом здесь является введение ФГОС ОВЗ<ref name="r1">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/.
</ref>. 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.
</blockquote>

{{VideoSection}}
{{vimeoembed|408660761|800|450}}
{{youtubelink|}}

{{SlidesSection}}
[[File:Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA.pdf|left|page=-|300px]]

{{----}}

== 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 <ref name='r2'>Промышленные роботы KUKA https://www.kuka.com/ru-ru</ref>, 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 <ref name='r3'>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.
</ref>.

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 <ref name='r4'>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   [https://aliexpress.ru/item/32721105267.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.51173397KQazns&algo_pvid=ab0ecd7f-6ae7-49e6-9fe8-cbbe2f59eb29&algo_expid=ab0ecd7f-6ae7-49e6-9fe8-cbbe2f59eb29-21&btsid=7946904c-92ca-472c-ae20-81afff94b7f3&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_8,searchweb201603_55 ]
  </ref>;
* 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».


{{----}}
[[File:{{#setmainimage:Разработка прототипа робота-помощника для лиц с ограниченными возможностями здоровья на базе робота KUKA!.jpg}}|center|640px]]
{{LinksSection}}
<!-- <blockquote>[©]</blockquote> -->
{{fblink|2647071035545901}}                                          
<references/>

[[Категория:OSEDUCONF-2020]]
[[Категория:СПО в образовании]]
[[Категория:Open-source and hardware]]
{{stats|disqus_comments=0|refresh_time=2020-07-19T00:20:29.970256|vimeo_plays=0|youtube_plays=0}}