Communication in Mobile Robotics

Cílem této práce je poskytnout náhled do způsobů, jakými by se daly vylepšit komunikační spoje používané v mobilní a zejména servisní a záchranářské robotice. Elektromagnetické spektrum, zejména rádiové spektrum, je rozebráno vzhledem k nutnosti určit frekvence na kterých je možné komunikační spoje provozovat. Dále jsou popsány digitální modulace, jelikož mají vliv na chování signálu v přítomnosti rušení. Rovněž jsou popsány možnosti vylepšení komunikačních spojů, a to včetně jejich vhodného použití a možné implementace. Je vyvinut komunikační subsystém založený na routerech MikroTik. Tento komunikační subsystém je schopen retranslace a je vybaven hardwarem potřebným pro implementaci záložního spoje založeného na LTE. Jako testovací robot je oživen robot Orpheus HOPE, který je vybaven novou řídicí deskou, firmwarem, zmíněným komunikačním subsystémem a přejmenován na Orpheus CT. Dále je vyvinut systém pro měření vlastností komunikačních spojů, který je následně ověřen během dvou experimentů. Třetí experiment se zabývá testováním funkce retranslace komunikačního subsystému. Zhodnocení experimentů ukazuje, že zmíněný měřicí systém funguje a že komunikační subsystém je vhodný pro použití v robotech servisní a záchranářské robotiky.The goal of this thesis is to provide insight into ways of improving communication links used in mobile robotics, specifically in field robotics. First, the electromagnetic spectrum is studied in order to provide information about what frequencies can be used. Digital modulations are described as well as they greatly influence link's behavior in presence of noise. Furthermore, various ways of enhancing communication links are described alongside with ideas about their use and implementation. A communication subsystem based on MikroTik routers suitable for field robotics robots is designed and developed. This communication subsystem is capable of retranslation and has hardware required for implementation of redundant communication link based on LTE. Revival of Orpheus HOPE robot is then described. The robot is equipped with a new control unit firmware, the communication subsystem and is renamed to Orpheus CT. A simple system suitable for measuring communication link properties is developed and tested. The system for measuring link properties is then evaluated during two experiments. One experiment is dedicated to testing of retranslation capabilities of the communication subsystem. Evaluation of experiment results shows that the measurement system works and that the communication subsystem is suitable for implementation into real field robots.