Даниил Ростовский: проект многофункциональный робот с машинным зрением SkyBot

Даниил Ростовский — победитель VIII Всероссийского конкурса научно-инновационных проектов для старшеклассников. Конкурс проводится в рамках международной образовательной программы «Поколение21» компании «Сименс».

Даниил Ростовский,г. Балаково, Саратовская область, МАОУ Гимназия №2
Научный руководитель: Татьяна Алексеевна Ростовская
Проект: Многофункциональный робот с машинным зрением SkyBot.

Автономный робот управляемый ОС Raspbian на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi и платформы Arduino Mega.

 

Описание проблемы. В настоящее время роботизированные системы применяются во многих отраслях: транспортных, космических, производственных, здравоохранения, сельском хозяйстве. Роботы уже начинают появляться в домах людей – например, роботы-питомцы, системы «Умный дом», роботы-пылесосы и т. д. При этом не все люди обладают навыками программирования и разработки, поэтому важно разрабатывать другие способы взаимодействия робота и человека.

 

Цель проекта: Создание автономного робота, способного свободно перемещаться на плоскости и взаимодействовать с людьми.

 

Возможности робота:
1. Полностью автономное движение в пространстве.С помощью ультразвуковых дальномеров, датчиков края, установленных на роботе, он способен свободно передвигаться в пространстве, избегая столкновений и падений.

2. Алгоритмы движения.

• Свободное движение. Исследование помещения. В этом режиме робот, если у него нет четкой задачи, исследует помещение, передвигаясь случайным образом, нанося на карту препятствия. Впоследствии, если у робота появляется четко поставленная цель, он сможет более быстро добраться до пункта назначения, выбрав оптимальный путь.

• Следование в пункт назначения. В этом режиме роботу задана точная координата места назначения, в которую он должен добраться максимально коротким и быстрым путем из текущего положения. Робот использует уже отрисованную карту, либо двигается вслепую в направлении вектора пути (наиболее короткой дорогой).

3. Рисование карты помещений. Робот способен ориентироваться в помещении, используя двухмерные карты, которые он может создавать во время своего движения.

4. Удаленное онлайн управление. Удаленное Wi-Fi управление роботом с ПК или Bluetooth управление Android устройства с потоковой передачей видео с камеры на подвижной голове робота.

5. Распознание лиц. С помощью камеры, установленной на подвижной голове робота, и специального ПО в реальном времени осуществляется обнаружение лица человека в поле зрения робота. Это позволяет роботу видеть и взаимодействовать с человеком и отличать своего хозяина от других людей.

6. Синтез голоса. Осуществляется с помощью онлайн сервиса Google Translate и позволяет роботу произносить любые слова.

7. Распознание речи. Осуществляется с помощью онлайн сервиса для распознания речи Google Web Speech API. Это позволяет управлять роботом различными голосовыми командами. Например, можно указать роботу направление движения или приказать ему двигаться в определенное место, изменить режим его работы, спросить у робота значение какого-либо термина из Wikipedia, узнать погоду и др.

8. Взаимодействие с окружающими электронными приборами. Используя встроенный радиомодуль, робот взаимодействует с окружающей его электроникой. Например, управлять светом в любой комнате при получении команды, следить за электроникой в доме, отключать утюг, электрочайник или электроплиту, если они долго были включены.

9. Бортовая погодная станция. Представляет собой набор датчиков, измеряющий атмосферное давление, температуру и влажность окружающей среды.

10. Система безопасности. Противопожарная система – несколькими цифровыми инфракрасными датчиками узкого диапазона для обнаружения пламени.
Система сигнализации вредных газов – датчик чувствителен к углеводородным газам, дыму.