Коллективный поиск точечных источников радиации

проекты на основе Arduino/CraftDuino

Коллективный поиск точечных источников радиации

Сообщение kvilon » 11 янв 2014, 00:42

Привет, мужики! Начинаем разрабатывать вот такой проект: "Коллективный поиск точечных источников радиации" на базе робототехнической лабы при университете.
Необходимо собрать трех агентов и один сервер для координации действий.
Задача сводится к построению "тепловой карты" радиации заданного участка.
Потратив ночь на чтение статей по автономной навигации (SLAM) и безуспешные поиски бюджетных лазерных дальномеров остановился на следующем (раз, два):
- Попробую развернуть Rapyuta, или собрать нечто подобное самостоятельно.
- На всех роботах будет стоять ASUS Xtion PRO, Wi-Fi, энкодеры на колесах, электронный компас (IMU), несколько УЗ-бамперов, возможно другие датчики.
- Агенты будут на шасси 6WD wild thumper с Paspberry Pi или чем-то подобным на борту + счетчик Гейгера.
- Сервер на шасси по-больше с неттопом на борту. Компьютер будет обрабатывать 4 видео-потока одновременно.

Мне не нравится данная архитектура тем, что агенты будут полностью управляться с сервера - а это задержки при передаче команд, возможная потеря связи и тп. Но как обрабатывать видео на борту и не таскать тележку с аккумуляторами я не придумал, или я недооцениваю производительность ARM компьютеров? FPS на Raspberry Pi удручает =(
Так же хочется использовать этих роботов в дальнейшем для других проектов, по-этому автономность не помешает.

Шасси:
Трехколесная этажерка с ноутбуком и т.п. на борту не подойдет, т.к. роботы будут ездить по неровной, грязной поверхности (ангары там всякие и тп)
Рассматривались вот эти гусеничные шасси:
1. Tank chassis Caterpillar
2. Tank chassis crawler
3. Metal robot chassis Crawler
Но уж больно понравилось как Wild Thumper 6WD отжигал по бездорожью.
Хотя, скорость визуального SLAM не позволит так быстро перемещаться, скорее ползать буду, ну да ладно, лишним не будет =)
Телегу для сервера ещё не подобрал.

Радиация:
Слышал, что радиация сильно влияет на видео-камеры. Думаю обшить всю электронику 5мм свинцом и свинцовым стеклом для Xtion. Датчик глубины Xtion состоит из инфракрасного проектора объединенного с монохромной КМОП-матрицей, как я понимаю, стекло мешать не должно.
Уровень радиации не обговаривался, к тому же это просто концепт, который не будет использоваться в боевых условиях, но некоторую защиту нужно предусмотреть.

SLAM:
1. ROS (GMapping или rgbdslam), два, три - похоже, то что доктор прописал, при условии автономности агентов. Только нужно придумать, как эти карты на сервере совмещать, чтобы агенты не тратили время на исследование одной и той же территории.
2. Rapyuta mapping-in-the-cloud - пока это система только для совместного составления карты, без возможности управления роботом и без документации =/ Я не понял используют ли они на сервере OpenCV или ещё что, но идея нравится. В Rapyuta разработан протокол общения между роботами, что является основой нашего проекта. К тому же написан на питоне, основном языке товарища из команды и выложен на гитхаб, можно поковырять.

Одометрия:
1. Одометрия на неровной поверхности будет отдавать плохие данные, что если поставить по энкодеру на каждое из шести колес, использовать их среднее значение и данные с компаса?
2. Визуальная одометрия - даже не знаю, как вариант для подстраховки, но сложно и жрет много ресурсов.

Дальномеры:
1. УЗ + ИК - если я всё правильно понял, для составления карты мало пригодны.
2. Лазерные - дорогие, не вписываюсь в бюджет.
2.а. Выдрать из пылесоса Neato- тоже вариант, из плюсов - скорость и точность, жрет меньше ресурсов, из минусов - у Xtion больше возможностей применения в других проектах. Интересно ваше мнение.
2.б. Сделать самому - сложно.
3. Kinect, Xtion - пока остановился на этом варианте.
4. OpenCV - стереоскопическое зрение, как у Qbo.

Архитектура:
По большому счету, суть проекта заключается в создании взаимодействующих роботов. Поиск источников радиации лишь прикладная задача, на которой будет производиться тестирование. (Ну и финансирование для лаборатории с таким проектом проще будет найти, радиация - тема горячая)
Вижу следующие варианты архитектуры:
1. Агенты полностью управляемые с сервера. - Дешевле всего, но сильная зависимость от качества связи, большие нагрузки на сервер, сложно масштабировать (упираемся с производительность сервера)
2. Автономные агенты и сервер для построения общей карты / коммуникации. - Хороший вариант - возможность использовать агентов без сервера, легко масштабировать. Дороже всего, но денег должно хватить.
3. Автономные агенты без сервера, взаимодействующие друг с другом напрямую. - будет сложнее написать ПО, но за счет лишних денег агентов можно оборудовать лучшим железом. Масштабировать систему проще всего. Мощных роботов можно использовать для других проектов с высокими требованиями к ресурсам.

Сроки: к июню сделать прототип с ограниченным функционалом, + 2-3 месяца для окончательной реализации.

Бюджет: $4000 - $6000

Интересно ваше мнение насчет архитектуры и советы по следующим пунктам:
1. ПО для навигации и построения карты
2. Выбор подходящих микроконтроллеров, плат расширения
3. Какими датчиками стоит оборудовать агентов
kvilon
 
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 09 янв 2014, 16:09
Откуда: Казахстан, Алматы
programming: JS, PHP, c#, Java

Re: Коллективный поиск точечных источников радиации

Сообщение noonv » 11 янв 2014, 08:25

Задача интересная :)
Сначала, я бы определился - где будет работать прототип. До июня времени не так уж чтобы много, поэтому хватит ли времени и на изготовление своей платформы и на разработку программной части.
Впрочем, посмотрите примеры на робофоруме, где успешно используются мотор-редукторы от стеклоподъёмников/стеклоочистителей и т.п. (колёсный узел)
В качестве вычислителя выбирайте что больше нравится (та же Raspberry Pi не так уж и плоха - Raspberry Pi: Кодируем H.264 видео в реальном времени), хотя для простоты может стоит посмотреть в сторону x86-решений типа NUC.

kvilon писал(а): у Xtion больше возможностей применения в других проектах. Интересно ваше мнение.

думаю, для прототипа подойдёт - однако следует иметь в виду, что на солнце может не работать ;)

а так схема стандартная датчики + драйверы двигателей заводятся на контроллер (ардуино/STM32), который подключается к бортовому ПК (планшет, ARM-овский одноплатник). Пример, как это хозяйство можно подключить к ROS - robot_4wd.

kvilon писал(а):Интересно ваше мнение насчет архитектуры и советы по следующим пунктам:
1. ПО для навигации и построения карты
2. Выбор подходящих микроконтроллеров, плат расширения
3. Какими датчиками стоит оборудовать агентов

1. Я бы всё же смотрел бы в сторону ROS. Про Rapyuta, к сожалению, ничего сказать не могу - не знаю насколько сложен во внедрении/использовании.
2. Arduino/STM32 - зависит от личных предпочтений :)
3. стандартный набор (энкодеры, IMU, камера, дальномер)

Для демонстрационного варианта, возможно задачу следует упростить и использовать одну/несколько точку Wi-Fi для организации общей сети, через которые роботы смогут обмениваться сообщениями между собой и сервером/рабочим местом оператора.
Аватара пользователя
noonv
Администратор
 
Сообщения: 557
Зарегистрирован: 05 май 2011, 15:44
Откуда: Калининград
programming: С++

Re: Коллективный поиск точечных источников радиации

Сообщение kvilon » 12 янв 2014, 11:41

noonv, спасибо за советы =)
В качестве основного дальномера для SLAM решил использовать ASUS Xtion Pro Live, т.к. на УЗ/ИК карту не построишь, а лазерные слишком дорогие.
Боюсь, ориентироваться по RGBD потоку на Raspberry Pi не получится, т.ч. остановился на ROS (GMapping или rgbdslam) + Intel Nuc + Arduino Mega.
kvilon
 
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 09 янв 2014, 16:09
Откуда: Казахстан, Алматы
programming: JS, PHP, c#, Java

Re: Коллективный поиск точечных источников радиации

Сообщение noonv » 12 янв 2014, 12:20

kvilon писал(а):остановился на ROS (GMapping или rgbdslam) + Intel Nuc + Arduino Mega

:co_ol:
Аватара пользователя
noonv
Администратор
 
Сообщения: 557
Зарегистрирован: 05 май 2011, 15:44
Откуда: Калининград
programming: С++


Вернуться в Проекты

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron
© 2009-2021 |  Top.Mail.Ru О проекте  |  Политика Конфиденциальности  |