What is needed to make an indoor autonomous robot system valuable?

Abstract

I dette og et innledende prosjekt har vi bygd en autonom servicerobot som kan kartlegge omgivelsene sine og navigere innendørs, et oppgavestyringssystem, og et menneske-robot grensesnitt. Maskinvaren som er brukt er billig hyllevare, og all ekstern programvare er åpen kildekode. Hovedkontrolldelene består av en Raspberry Pi 4, to Arduino Nano Every, og en RPLIDAR-A1. Software-stacken er hovedsaklig basert på ROS 2 Galactic og React.

Målet med dette prosjektet var å bidra til fagfeltet robotikk ved å finne ut hvordan roboter kan være nyttig ved å finne oppgaver de kan gjøre innen drift og vedlikehold av bygg, og finne ut hva kravene til et slikt system ville vært. Vi har ingen erfaring med robotikk fra tidligere, og en stor del av prosjektet har derfor vært å bli kjent med fagfeltet som det er idag ved en "learning-by-doing"-metodikk. For eksperter innen robotikk kan det være interessant å lese om to dataingeniørers tilnærming til utviklingen av et robot-basert system.

Vi har en bakgrunn innen brukerorientert systemutvikling, som har vært vår metodikk for å gjøre forskning. Nyttige oppgaver ble funnet gjennom brukerintervju og prototypen av systemet ble evaluert gjennom brukertester. Den generelle tilbakemeldingen var at systemet var nyttig og at det hadde potensiale. Resultatet av prosjektet er en rapport som inneholder informasjon om hvordan man bygge en autonom robot basert på ROS 2, en rekke oppgaver som kunne ha vært nyttig for en robot å hjelpe vaktmestre med, krav til et innendørs robotsystem, tekniske løsninger, og forslag til hvordan veien kan se ut om man skal fortsette med prosjektet.

In this project and a preliminary project, we have built an autonomous rover-like service robot capable of mapping and navigating indoors, a task management system, and a human-robot interface. The hardware used is cheap off-the-shelf parts, and any external software used is open source. The main control components of the robot are a Raspberry Pi 4, two Arduino Nano Every, and an RPLIDAR-A1. The software stack is mainly based on ROS 2 Galactic and React.

The goal was to contribute to robotics by learning how robots can be useful by finding tasks they can help with in building operations and discovering what the requirements of such a system would be. We are not experienced with robotics, and a large part of the project has been about learning about state of the art in robotics with a learning-by-doing methodology. To robotics experts, it might be interesting to see how software engineers approach the development of robotic systems.

We have a background in computer science and are therefore experienced with user-oriented development, which has been the main research method. Useful tasks were elicited through interviews and the prototype was evaluated using usability tests. The general feedback was that the system would be useful and that it had great potential. The results of this project are a report containing information about how one can build autonomous robots with ROS 2, some tasks for robots that can potentially be useful to janitors, requirements for indoor robot systems, technical solutions, and suggestions for further research.