Implementation of explosion safety regulations in design of a mobile robot for coal mines

The article focuses on specific challenges of the design of a reconnaissance mobile robotic system aimed for inspection in underground coal mine areas after a catastrophic event. Systems that are designated for these conditions must meet specific standards and regulations. In this paper is discussed primarily the main conception of meeting explosion safety regulations of European Union 2014/34/EU (also called ATEX-from French "Appareils destines a etre utilises en ATmospheres Explosives") for Group I (equipment intended for use in underground mines) and Category M1 (equipment designed for operation in the presence of an explosive atmosphere). An example of a practical solution is described on main subsystems of the mobile robot TeleRescuera teleoperated robot with autonomy functions, a sensory subsystem with multiple cameras, three-dimensional (3D) mapping and sensors for measurement of gas concentration, airflow, relative humidity, and temperatures. Explosion safety is ensured according to the Technical Report CLC/TR 60079-33 "s" by two main independent protections-mechanical protection (flameproof enclosure) and electrical protection (automatic methane detector that disconnects power when methane breaches the enclosure and gets inside the robot body).Web of Science811art. no. 230

Řízení manipulátoru servisního robotu kopírováním pohybů ruky operátora v prostoru

This paper describes a practical solution of the problem of controlling a manipulator arm of a mobile service robot by a human operator using the natural method of following the movements of the operator’s hand in space. This system is a part of the complex control system of the mobile robot Hercules developed by the Department of robotics and is used to control its 3-degree-of-freedom manipulator with a gripper, but can be after some modifications applied to any similar arm with up to 6 degrees of freedom.Článek popisuje praktické řešení problematiky řízení manipulační nadstavby mobilního servisního robotu lidským operátorem pomocí přirozené metody kopírování pohybu operátorovy ruky v prostoru. Systém je součástí komplexního řídicího systému mobilního robotu Hercules navrženého katedrou robototechniky a je využíván pro řízení manipulátoru s 3 stupni volnosti a chapadlem, který je na tomto robotu umístěn. Po několika úpravách může být však použit pro řízení libovolného podobného ramene s až 6 stupni volnosti

Dálkové řízení elektrického invalidního vozíku

This paper describes modifications and completion of the control system of electric wheelchair in order to serve as a platform for remote-controlled mobile robot. The main task was to provide remote control of this mobile robot, because the existing control system works only with a wired controller. Due to the unavailability of appropriate documentation, it was necessary to analyze the original control system and to determine the possibility of its connection to a superior control system on the operator’s station. It was also needed to design and make an electronic module, which would implement the found solution. Through this module it is possible to send movement commands to the robot chassis via wireless links and thus to ensure the remote control at distance of up to several kilometers.Článek se zabývá popisem modifikace a doplnění řídicího systému elektrického invalidního vozíku tak, aby posloužil jako platforma pro dálkově ovládaný mobilní robot. Hlavním úkolem bylo zajistit dálkové ovládání tohoto mobilního robotu, protože stávající řídicí systém pracuje pouze s drátovým ovladačem. Vzhledem k nedostupnosti vhodné dokumentace bylo potřeba analyzovat původní řídicí systém a vymezit možnosti jeho napojení na nadřazený řídicí systém stanoviště operátora mobilního robotu. Dále bylo potřeba navrhnout a zhotovit elektronický modul, který bude stanovené řešení realizovat. Prostřednictvím tohoto modulu je tak umožněno zasílat povely k pohybu robotického podvozku prostřednictvím bezdrátového pojítka a zajistit tak jeho dálkové ovládání na vzdálenost až několik kilometrů

Implementation of an embedded system into the Internet of Robotic Things

The article describes the use of embedded systems in the Industrial Internet of Things and its benefits for industrial robots. For this purpose, the article presents a case study, which deals with an embedded system using an advanced microcontroller designed to be placed directly on the robot. The proposed system is being used to collect information about industrial robot parameters that impact its behavior and its long-term condition. The device measures the robot’s surroundings parameters and its vibrations while working. Besides that, it also has an enormous potential to collect other parameters such as air pollution or humidity. The collected data are stored on the cloud platform and processed and analysed. The embedded system proposed in this article is conceived to be small and mobile, as it is a wireless system that can be easily applied to any industrial robot.Web of Science141art. no. 11

Optimizing a quadruped robot: a comparison of two methods

Robots that have been optimized in simulation often underperform in the real world in comparison to their simulated counterparts. This difference in performance is often called a reality-gap. In this paper, we use two methods, genetic algorithm and topology optimization, to optimize a quadruped robot. We look at the original and optimized robots' performance in simulation and reality and compare the results. Both methods show improvement in the robot's efficiency, however the topology optimization behaves in a more predictable manner and shows similar results in simulation and in real laboratory testing. Modifying robot morphology with a genetic algorithm, although less predictable, has a potential for more improvement in efficiency.Web of Science20214355434

Influence of drift on robot repeatability and its compensation

This paper presents an approach to compensate for the effect of thermal expansion on the structure of an industrial robot and thus to reduce the repeatability difference of the robot in cold and warm conditions. In contrast to previous research in this area that deals with absolute accuracy, this article is focused on determining achievable repeatability. To unify and to increase the robot repeatability, the measurements with highly accurate sensors were performed under different conditions on an industrial robot ABB IRB1200, which was equipped with thermal sensors, mounted on a pre-defined position around joints. The performed measurements allowed to implement a temperature-based prediction model of the end effector positioning error. Subsequent tests have shown that the implemented model used for the error compensation proved to be highly effective. Using the methodology presented in this article, the impact of drift can be reduced by up to 89.9%. A robot upgraded with a compensation principle described in this article does not have to be warmed up as it works with the same low repeatability error in the entire range of the achievable temperatures.Web of Science1122art. no. 1081

Návrh řídicího modulu pro mobilní roboty

This contribution describes a module serving as a complete control system for locomotory and sensory subsystems of small mobile service robots. This module is still in development on the Department of robotics at VŠB-TU Ostrava, now it is in the phase of practical testing on various wheeled mobile robots, which reveals new problems to be dealt with by modifying existing features or adding new ones. The control system consists of all necessary components; both the low level and higher level control systems and their mutual communication. The low level control system includes all hardware and a program in a microprocessor necessary for servos or electromotors control and data acquisition from sensors. Communication with the higher level control system is made via wireless RS232. The higher level control system is programmed in Visual Basic .NET and its function is to get control inputs from user, process it and send to the lower level system and also to provide the user with all necessary informations from the robot. In the future it can also do some artificial intelligence calculations.Příspěvek popisuje modul soužící jako kompletní řídicí systém lokomočního a senzorického ústrojí malých servisních mobilních robotů. Tento modul je stále ještě ve vývoji na Katedře robototechniky na VŠB-TU Ostrava, nyní je ve fázi praktického testování na rozličných kolových mobilních robotech. Tím jsou zjišťovány problémy, které se následně odstraňují modifikacemi nebo přidáváním nových funkcí. Řídicí systém se skládá ze všech nezbytných komponentů – pro řízení vyšší a nižší úrovně a jejich vzájemnou komunikaci. Řízení nižší úrovně obsahuje hardware a program v mikropočítači nezbytné pro řízení elektromotorů a serv a pro získávání dat ze senzorů. Komunikace s řízením vyšší úrovně je zajištěna prostřednictvím bezdrátového RS232. Řídicí systém vyšší úrovně je naprogramován ve Visual Basicu .NET a jeho funkce spočívá v získávání vstupů od uživatele, jejich zpracování a posílání do řízení nižší úrovně. Dále poskytuje uživateli zpětnou vazbu o současném stavu robota. V budoucnu může být aplikace použita i pro aplikaci umělé inteligence a podobně

Control Systems of Service Robots

Import 04/02/2014Tato disertační práce poskytuje přehled v oblasti problematiky hardware a nízkoúrovňového software (firmware) pro řídicí systémy použitelné v servisní robotice. Dále práce nabízí rozdělení těchto systémů do několika kategorií z hlediska složitosti použitého procesoru a oblasti použití. Na konkrétních případech autorem realizovaných řídicích systémů práce upozorňuje na možné problémy a popisuje jejich řešení. V rámci výzkumné činnosti je zde řešen problém napojení nového řídicího systému na řídicí systém původního lokomočního subsystému, který z pravidla vychází z jiného komerčně dostupného produktu (invalidní vozík, pásový nakladač, řidičem ovládaný transportér). Další téma zpracované v této práci je problematika bezdrátového přenosu řídicích dat a videosignálu. Poslední kapitola práce se věnuje problematice a specifikům provozu podmínek v prostředí s nebezpečím výbuchu. Výsledky výzkumu v této oblasti jsou demonstrovány na konkrétním realizovaném řídicím systému pro existující důlní stroj.The thesis provides an overview in the field of hardware and low-level software (firmware) for control systems applicable in service robotics. Further the thesis offers classification of these systems into few categories by complexity of the used processor and the domain of application.On concrete examples of control system realised by the author the thesis mentions some possible problems and describes their solution. Solved is for example the problem of connecting new control system to the original locomotion subsystem, which is typically a part of another commercial product (wheelchair, tracked loader and transporter). Another topic elaborated in the thesis is wireless transmission of control data and video signal. The last chapter of the work deals with specific problems related to operation in environment with high explosion risk. Results of the research in this area are demonstrated on a concrete realised control system for an existing mining machine.Prezenční354 - Katedra robototechnikyvyhově

Control of the mobile robot with neural net

Import 20/10/2006Prezenční354 - Katedra robototechnik

Řízení DC Maxon motoru V/V kartou MF624

The article describes principles and shows examples of driving small Maxon DC motors using the multifunction I/O card MF624 from Humusoft. For speed control, one of Pulse-Width Modulation (PWM) unit installed on this card is used. Analog input and encoder input are used for measuring of motor speed and motor position. For educational and test purpose a small board connecting all parts (driving and measure motor, user inputs and outputs) to I/O card was developed and realized. For card control we use programming tools Visual Basic .NET and the Matlab software. Examples demonstrating the basic electric motor control and regulation task were developed for both of these software environments.Článek popisuje principy a příklady řízení malého stejnosměrného motoru Maxon za použití multifunkční vstupně výstupní (V/V) karty MF624 od společnosti Humusoft. Pro řízení rychlosti motoru je použit jedna z jednotek generující pulzně-šířkovou modulaci (PŠM), které jsou na kartě přítomny. Pro měření rychlosti je možno použít analogový signál – generovaný druhým motorem ve funkci tachodynama („měřicí motor“), nebo klasického enkodéru. Pro polohové řízení je dispozici již zmiňovaný rotační enkodéru. Pro výukové a testovací účely byl navržen a realizován malý modul, který spojuje všechny komponenty (hnací a měřící motor, uživatelské vstupy a výstupy) s V/V kartou. Pro ovládání karty používáme programovacího nástroje Visual Basic.NET a software Matlab. Pro ty to softwarová prostředí byly vytvořeny příklady demonstrující základní úlohy řízení a regulace elektromotorů