Videreutvikling og testing av tobeinet robotprototype

Abstract

Rapporten omhandler en underaktuert tobeinet robotprototype, dens tilknyttede komponenter og programvare gjennom vårt bachelorprosjekt våren 2022. Bilde av roboten sees i figur 3.1. Oppgaven bygger videre på tre tidligere gruppers arbeid.

Overordnet problemstilling for prosjektet er å løse maskinvareutfordringene, kartlegge programvarekompatibilitet, utvikle en funksjonell 3D-modell for simulering og visualisering, og regulering tilknyttet robotens gåmønster.

Oppstartsfasen var et forprosjekt hvor det ble laget tidsavgrensninger og arbeidspakker i tillegg til en fremdriftsplan. Tidligere gruppers arbeid pekte på en del utfordringer knyttet til komponentene, så disse er undersøkt ved å teste hvilke komponenter som var fungerende og hvilke som var defekte. Nye komponenter ble bestilt og de defekte ble byttet ut, deriblant motorer, enkodere, IMU-er og BeagleBone Black. De nye komponentene ble bestemt ut fra en kombinasjon av tilgjengelighet og kompatibilitet med eksisterende komponenter som skulle brukes videre.

Tidligere gruppers oppsett på programvaredelen var ikke mulig å gjenskape på nyanskaffet BeagleBone Black. Derfor ble det valgt å benytte nyere versjoner av programvaren som har støtte flere år fremover. Koder til nye komponenter ble testet og utført på Arduino UNO, og ga tilfreds stillende resultat.

Det ble besluttet å beholde ROS for å videreutvikle kommunikasjonsplattformen. Gjennom terminalen i Linux ble det satt opp kommunikasjon mellom IMU-er og BeagleBone Black. Ved etterspørsel av data fra IMU-ene ble et tilfredsstillende svar til terminalen sendt. Det er blitt arbeidet med C++ kode direkte med VIM i Linux-terminalen, og ROS fra en ROS-terminal ved gjennomgang av tutorials i Turtlesim og Gazebo.

En funksjonell 3D-modell av roboten er konstruert i Fusion 360 og kan benyttes videre i sanntidsvisualisering og simulering. Reguleringsteori ble utformet for videre arbeid med roboten.

This thesis deals with an under-actuated biped robot prototype and its associated software and components, regarding our bachelor project in the spring of 2022. A picture of the robot is shown in figure 3.1. The thesis builds on the work of three previous groups.

The problem statement is to solve the hardware challenges, map software compatibility, and develop a functional 3D-model for simulation and visualization.

The start-up phase was a preliminary project where time limits and packages in work breakdown structure were made in addition to a progress plan. A thorough hardware testing was carried out, as previous groups had challenges regarding them. After testing the defective hardware was identified and replaced. New components were ordered and the defective ones were replaced, including motors, encoders, IMUs and the BeagleBone Black. The new components were chosen based on a combination of availability and compatibility with existing com ponents. Procured components are listed in Table 3.1.

The software structure of previous groups’ was not possible to replicate, hence the latest version was chosen that have support for several years to come. Codes for new components were tested and executed with Arduino UNO with satisfactory results.

It was decided to keep ROS to further develop the communication platform. Through the terminal in Linux, communication was set up between IMUs and BeagleBone Black. When requesting data from the IMUs, a satisfactory response was sent to the terminal. Work has been done on C++ code directly in the Linux terminal using VIM, and ROS by reviewing tutorials in Turtlesim and Gazebo. A 3D-model has been constructed with physical measurements of the robot in Fusion 360 measurements that can further be used for visualization and simulation. Control theory was written for further work with the robot.