Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Integracja nowego algorytmu RGB-D SLAM w systemie nawigacji robota kroczącego

Belter D., Nowicki M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 2

397--406

PL

Artykuł prezentuje zastosowanie czujnika RGB-D w systemie nawigacji robota kroczącego sześcionożnego Messor 2. Czujnik jest wykorzystywany do estymacji pozycji robota oraz do budowy rastrowej reprezentacji modelu otoczenia. W artykule przedstawiono system nawigacji robota kroczącego, w skład którego wchodzi również moduł planujący ścieżkę robota na podstawie uzyskanej mapy rastrowej, oraz moduł sterujący robotem. Wyniki działania systemu zaprezentowano na rzeczywistym robocie kroczącym. Pokazano wpływ systemu lokalizacji na jakość uzyskiwanej mapy rastrowej otoczenia.

EN

The paper presents the application of the RGB-D sensor in the navigation system of a six-legged walking robot. The RGB-D sensor is used in the SLAM subsystem to estimate pose of the robot and to build dense environment model (elevation map). The paper presents the navigation system of the robot. The system includes SLAM subsystem, mapping module, motion planner and robot's controller. The results of the experiments on the real robot are provided. The influence of the localization system on the quality of the obtained elevation map is presented.

2

RGB-D terrain perception and dense mapping for legged robots

Belter D., Łabecki P, Fankhauser P., Siegwart R.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2016

|

Vol. 26, no. 1

81--97

EN

This paper addresses the issues of unstructured terrain modeling for the purpose of navigation with legged robots. We present an improved elevation grid concept adopted to the specific requirements of a small legged robot with limited perceptual capabilities. We propose an extension of the elevation grid update mechanism by incorporating a formal treatment of the spatial uncertainty. Moreover, this paper presents uncertainty models for a structured light RGB-D sensor and a stereo vision camera used to produce a dense depth map. The model for the uncertainty of the stereo vision camera is based on uncertainty propagation from calibration, through undistortion and rectification algorithms, allowing calculation of the uncertainty of measured 3D point coordinates. The proposed uncertainty models were used for the construction of a terrain elevation map using the Videre Design STOC stereo vision camera and Kinect-like range sensors. We provide experimental verification of the proposed mapping method, and a comparison with another recently published terrain mapping method for walking robots.

3

Budowa mapy z wykorzystaniem danych RGB-D dla robota kroczącego

Łabęcki P., Belter D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2014

|

z. 194, t. 1

297--306

PL

Artykuł przedstawia system percepcji dla robota kroczącego przeznaczonego do pracy poza budynkami. Opisano metodę budowy mapy podłoża przy użyciu danych z kamery stereowizyjnej. Zaprezentowano metody filtracji danych z kamery opierające się głównie na analizie obrazów głębi. Pokazano sposób wykorzystania uzyskanych chmur punktów do budowy modelu 2,5D otoczenia robota. Zbudowana mapa jest wykorzystywana w systemie sterowania robota kroczącego do planowania ruchu. Przedstawiono właściwości uzyskanego systemu percepcji i planera ruchu oraz wyniki uzyskane podczas eksperymentu na rzeczywistym robocie.

EN

The paper presents sensory system of the walking robot. The robot is designed to operate in outdoor natural and unstructured environment. A method for envionment modeling is presented. The robot uses stereo camera to acquire information about obstacles. The paper shows filtration methods used to remove erroneous measurements and improve the accuracy of the environment model. The proposed methods use disparity images to obtain filtered point cloud. Then the 2.5D elevation map is created. The article presents experimntal result obtained on the real six-legged walking robot.

4

Boosting support vector machines for RGB-D based terrain classification

Wietrzykowski J., Belter D.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2014

|

Vol. 8, No. 3

28--34

EN

This paper deals with the terrain classification problem for an autonomous mobile robot. The robot is designed to operate in an outdoor environment. The classifier integrates data from RGB camera and 2D laser scanner. The camera provides information about visual appearance of the objects in front of the robot. The laser scanner provides data about distance to the objects and their ability to reflect infrared beam. In this paper we present the method which create terrain segments and classifies them using joint application of Support Vector Machine (SVM) classifier and AdaBoost algorithm. The classifica- tion results of the experimental verification are provided in the paper.

5

Measurement fusion method for indoor localization of a walking robot

Jaworski B., Bilicki D., Belter D.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2013

|

R. 17, nr 2

272-277

EN

The article presents visual localization system for walking robots. The method uses two independent visual procedures to determine position and orientation of the robot’s body: Parallel Tracking and Mapping (PTAM) and the procedure which returns position of the camera in relation to the known marker. The heuristicbased data fusion method is proposed. The method takes into account properties of both modules to estimate real position of the robot. The properties of the method are presented using ground truth data from experiment on the robotic arm.

PL

Artykuł przedstawia wizyjny system lokalizacji robota kroczącego. Przedstawiono wykorzystanie algorytmu PTAM oraz metody określającej położenie kamery względem znacznika do określenia położenia robota. Przedstawiono metodę fuzji danych z obu systemów pomiarowych. Proponowana metoda jest alternatywa dla droższych systemów 'motion capture' wykorzystywanych do weryfikacji eksperymentalnej wewnątrz laboratorium.

6

Sensory system calibration method for a walking robot

Łabęcki P., Belter D.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2013

|

Vol. 7, No. 2

39--45

EN

In this paper, a method for calibrating the sensory system of a walking robot is proposed. The robot is equipped with two exteroceptive sensors: a 2D laser scanner and a stereo camera. When using the CAD model of the robot, the positions of both sensors defined in the robot's body reference frame can only be determined with limited precision. Our goal is to create a method which allows the robot to find the position of the mounted sensors without the need for human input. The presented results show that the method is not only fast but also more precise than calibration using the CAD model.

7

Optimization - based approach for motion planning of a robot walking on rough terrain

Belter D.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2013

|

Vol. 7, No. 4

34--41

EN

The paper presents a motion planning algorithm for a robot walking on rough terrain. The motion-planer is based on the improved RRT (Rapidly Exploring Random Tree)-Connect algorithm. The Particle Swarm Optimizati on (PSO) algorithm is proposed to solve a posture optimization problem. The steepest descent method is used to determine the postion of the robot's feet during the swing phase. The gradient descent method is used for smoothing the final path. The properties of the motion planning algorithm are presented in four cases: motion planning over a bump, concavity, step and rough terrain mocup. The maximal sizes of particular obstacle types traversable by the Messor robot with the new, optimized motion plan are given.

8

Wykorzystanie metod optymalizacji do planowania ruchu robota kroczącego

Belter D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2012

|

z. 182, t. 2

371--380

PL

Artykuł przedstawia algorytm planowania ruchu robota kroczącego poruszającego się po nierównym podłożu. Zaprezentowano nową procedurę planującą kolejne kroki robota. Przedstawiono metody optymalizacji postury robota, optymalizacji położenia stóp w fazie przenoszenia oraz wygładzania zaplanowanej ścieżki ruchu. Porównano wpływ proponowanych metod na efektywność poruszania się robota po nierównym podłożu. Pokazany algorytm planowania ruchu umożliwia autonomiczne pokonywanie typowych przeszkód podczas poruszania się w środowisku o nieuporządkowanym charakterze jak: progi, stopnie, zagłębienia oraz przeszkody o nieregularnym kształcie.

EN

The paper presents motion planning algorithm for a robot walking on rough terrain. The motion-planet is based on the RRT-Connect algorithm. The PSO algorithm is proposed to solve a posture optimization problem. The steepest descent method is used to determine the position of the robot's feet during swing phase. Gradient descent method is used for smoothing the final path. The properties of the motion planning algorithm are presented in four cases: motion planning over a bump, concavity, step and rough terrain mockup. The maximal size of the obstacles traversable by the Messor robot are provided.

9

Messor - Verstatile wal king robot for serach and rescue missions

Walas K., Belter D.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2011

|

Vol. 5, No. 2

28-34

EN

Nowadays there are more people living in the cities than in the countryside.With the growing number of multistorey buildings, which are built very fast, the number of possible collapses is rising. Rescue missions in ruins of such constructions pose a possible threat to the life of the rescuers. To avoid involving people in such missions mobile robots are used. The use of a six-legged robot in Urban Search and Rescue missions is proposed due to its static stability while walking on rough terrain. In this paper six-legged walking robot Messor is described. Its mechanical structure was designed in such a way, that negotiating obstacles met in urban space is possible. In order to perform such tasks as walking over rough terrain or climbing stairs the robot is equipped with significant number of on-board sensors. The control algorithms, which take advantage of mechanical structure were developed. At the beginning a mechanical structure of the robot is described. Next, the design of the robot control system architecture is considered. Then the robot sensory system is presented and afterward the application software is characterized.

10

Supporting locomotive functions of a six-legged walking robot

Walas K., Belter D.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2011

|

Vol. 21, no 2

363-377

EN

This paper presents a method for building a foothold selection module as well as methods for the stability check for a multi-legged walking robot. The foothold selection decision maker is shaped automatically, without expert knowledge. The robot learns how to select appropriate footholds by walking on rough terrain or by testing ground primitives. The gathered knowledge is then used to find a relation between slippages and the obtained local shape of the terrain, which is further employed to assess potential footholds. A new approach to function approximation is proposed. It uses the leastsquares fitting method, the Kolmogorov theorem and population-based optimization algorithms. A strategy for re-learning is proposed. The role of the decision support unit in the control system of the robot is presented. The importance of the stability check procedure is shown. A method of finding the stability region is described. Further improvements in the stability check procedure due to taking into account kinematic correction are reported. A description of the system for calculating static stability on-line is given. Methods for measuring stance forces are described. The measurement of stance forces facilitates the extended stability check procedure. The correctness of the method is proved by results obtained in a real environment on a real robot.

11

System planowania ruchu dla robota kroczącego po nierównym podłożu

Belter D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 2

615-624

PL

Artykuł prezentuje metody wspomagające planowanie ruchu dla sześcionożnego robota kroczącego po nierównym terenie. Przedstawiono działanie zmodyfikowanego algorytmu wyboru punktów podparcia, metodę planowania ruchu stóp, działanie szybkiej procedury sprawdzającej stabilność statyczną robota oraz przestrzeń roboczą nóg. Zaprezentowano metodę pozwalającą na wykonywanie zaplanowanego ruchu robota. W celu weryfikacji działania systemu przeprowadzono eksperymenty w symulatorze oraz na rzeczywistym robocie, gdzie budowanie mapy otaczającego terenu odbywa się w trakcie wykonywania ruchu.

EN

The paper presents several methods and algorithms that support locomotion planning and execution for a six-legged robot walking on rough terrain. These methods are used for foothold selection, path planning of robot's feet, to check the static stability, to verify robot workspace and to execute the planned movement. During the movement a grid map o the surrounding terrain is created by using a scanning laser rangefinder. The methods were verified on a realistic simulator and on the real six-legged walking robot.

12

Strategia adaptacyjnego ruchu robota kroczącego po nierównym terenie

Belter D., Walas K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 2

625-634

PL

Roboty kroczące, które znajdują zastosowanie w akcjach ratowniczych, korzystają z budowanej na bieżąco mapy terenu. Umieszczenie robota w nieznanym środowisku wiąże się z początkową nieznajomością takiej mapy. Do jej uzyskania konieczne jest pokonanie pewnej odległości zależnej od wymiarów geometrycznych robota oraz konfiguracji układu pomiarowego opartego o skaner laserowy 2D. Artykuł przedstawia rozwiązanie problemu poruszania się sześcionożnego robota kroczącego po nierównym terenie bez znajomości ukształtowania powierzchni. W tym celu robot wykorzystuje pomiar siły nacisku stóp na podłoże oraz akcelerometry i żyroskopy do pomiaru orientacji korpusu. W trakcie poruszania budowana jest mapa rastrowa terenu znajdującego się przed robotem, co pozwala w dalszym etapie misji na zastosowanie algorytmów kroczenia działających w oparciu o mapę.

EN

Walking robots used in search and rescue missions require a map of the terrain which is built on-line. However, in a real mission the map of the surrounding environment is unknown. In order to built such a map performing a few steps is needed. The distance of the movement depends on geometrical dimensions of the robot and the configuration of the laser range linder measurement system. This article shows a solution to the problem of walking on rough terrain without prior knowledge of the ground relief with a six-legged robot. To accomplish this task the robot uses measurements from the IMU and sensors of the force exerted on the ground. While walking a grid map of the terrain is built. Afterwards obtained data could be used for walking with an algorithm based on the grid map.

13

A biologically inspired approach to feasible gait learning for a hexapod robot

Belter D., Skrzypczyński P.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2010

|

Vol. 20, no 1

69-84

EN

The objective of this paper is to develop feasible gait patterns that could be used to control a real hexapod walking robot. These gaits should enable the fastest movement that is possible with the given robot's mechanics and drives on a flat terrain. Biological inspirations are commonly used in the design of walking robots and their control algorithms. However, legged robots differ significantly from their biological counterparts. Hence we believe that gait patterns should be learned using the robot or its simulation model rather than copied from insect behaviour. However, as we have found tahula rasa learning ineffective in this case due to the large and complicated search space, we adopt a different strategy: in a series of simulations we show how a progressive reduction of the permissible search space for the leg movements leads to the evolution of effective gait patterns. This strategy enables the evolutionary algorithm to discover proper leg co-ordination rules for a hexapod robot, using only simple dependencies between the states of the legs and a simple fitness function. The dependencies used are inspired by typical insect behaviour, although we show that all the introduced rules emerge also naturally in the evolved gait patterns. Finally, the gaits evolved in simulations are shown to be effective in experiments on a real walking robot.

14

Autonomiczny robot sześcionożny - rozwój konstrukcji i systemu sterowania

Belter D., Walas K., Skrzypczyński P.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2009

|

R. 13, nr 2

249-258

PL

Roboty kroczące są interesujące tak ze względów poznawczych jak i praktycznych, z powodu ich unikalnych możliwości lokomocyjnych oraz potencjalnych zastosowań w misjach ratowniczych, poszukiwawczych i rozpoznawczych odbywających się w terenie niedostępnym dla robotów kołowych. W niniejszej pracy poruszono zagadnienia związane z projektowaniem maszyny kroczącej w kontekście rozwoju istniejącej konstrukcji robota Ragno. Przedstawiono spostrzeżenia związane z działaniem układu mechanicznego oraz systemu sterowania. Wskazano niedostatki poprzednich rozwiązań oraz zaprezentowano sposoby, które pozwoliły na ich wyeliminowanie w nowym robocie.

EN

Walking machines are a very interesting class of mobile robots because of their unique locomotion capabilities in rough terrain. This high mobility makes a walking robot an attractive choice for search and rescue missions, in the areas unreachable for wheeled robots. This work describes a development of a new hexapod robot, based on the experiences from the development and use of the robot Ragno. The mechanical design and control architecture issues are characterised. The article shows also solutions to some problems encountered during the use of the earlier robot design.

15

Parametryzowane wzorce ruchu dla sześcionożnych robotów kroczących

Belter D.

Studia z Automatyki i Informatyki

|

2008

|

T. 33

45-58

PL

Niniejszy artykuł przedstawia algorytm generowania ruchu po powierzchniach płaskich dla robotów sześcionożnych poruszających się chodem statycznie stabilnym. Metoda opiera się na modelu kinematycznym robota, którego kończyny mają trzy stopnie swobody i pozwalają na nieograniczone zadawanie pozycji stopy w przestrzeni roboczej. Algorytm pozwala na zrealizowanie dowolnego, statycznie stabilnego trybu kroczenia, a planowanie ruchu odbywa się poprzez zadawanie położenia i orientacji platformy robota. Przedstawiona została implementacja metody na przykładzie kroczenia trójpodporowego oraz pokazano wybrane zastosowania zaproponowanego sposobu generowania ruchu robota sześcionożnego.

EN

The paper presents a gait generation algorithm for hexapod walking robots. This method is based on kinemtaic model of the robot an can be used on flat terrain. An implementation of the tripod gait has been shown although any type of static stable gait can be implemented. The use in teleoperation and trajectory planning system has been shown. The sources of robots' positions errors have been discussed.

16

System sterowania ruchem sześcionożnego robota kroczącego

Belter D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2008

|

z. 166, t. 2

565-574

PL

Artykuł przedstawia sposób rozwiązania problemu generowania chodu podczas poruszania się robota sześcionożnego na płaszczyźnie. Zaprezentowane zostało rozwiązanie oparte na cyklicznych właściwościach chodu oraz możliwości pozycyjnego sterowania końcem nogi robota. Metoda została oparta na kinematycznym modelu robota. W efekcie uzyskano system pozwalający na definiowanie dowolnych, statycznie stabilnych trybów kroczenia robota sześcionożnego. Parametry wejściowe algorytmu zostały dobrane w sposób ułatwiający płynną zmianę właściwości kroczenia. Metoda została przetestowana na rzeczywistej konstrukcji. Pokazano możliwość zastosowania metody do sterowania przy pracach teleoperacyjnych oraz jako element planera trajektorii. Wskazane zostały przyczyny powstawania błędów pozycjonowania robota oraz przedstawiono sposób rozwiązania tego problemu przy użyciu zewnętrznego systemu wizyjnego.

EN

This paper presents a gait generation method for a hexapod walking robot while walking on a flat terrain. Presented solution is based on cyclic properties of animal movement and the leg's tip position control. This method is also based on kinemtic model of the hexapod robot. As a result the system for generation various types of hexapod gaits has been obtained. The system has been implemented on a real hexapod walking robot. The use in teleoperations and trajectory planning system for walking robot has been shown. Possible sources of robot's position errors have been mentioned and a vision system for minimalisation of these errors has been presented.

17

Control and environment sensing system for a six-legged robot

Walas K., Belter D., Kasiński A.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2008

|

Vol. 2, No. 3

26-32

EN

The architecture of the six legged robot is described in this paper. Robot kinematics for single leg and for the multi-legged platform is presented. For the control of the robot equipped with a number of sensors a three-layer control system has been designed. It consists of a host computer (in the first, teleoperation layer), of a single master microprocessor on the robot board (second layer) and of six microprocessors each of them for one leg (third layer). The communication between the first and the second layer is performed in duplex mode through the RS232 link via the Bluetooth channel, and between the second and the third control layer through the SPI bus. The robot sensing system consists of rotary potentiometers in each joint, of the leg as well as of a dual-axis accelerometer and gyroscope for platform orientation control. On board camera for remote vision is available.