Вы здесь

Робот аватар

Робот аватар Karfidov Lab
Задача: 
Разработать робота аватара для наблюдения за удаленными объектами.
0%

Люди устроены по-особому. Во многом они не столь разумны, как мы,
роботы, поскольку их цепи в меньшей степени запрограммированы.
Говорят, что это имеет свои преимущества.

Айзек Азимов. Стальные пещеры

 
 

Основная идея робота заключается в концепции «Удаленный начальник» для руководителей высокого уровня, в подчинении которых может находится несколько офисов в различных городах и даже странах мира. Либо руководитель, который часто бывает в разъездах и командировках и не может постоянно присутствовать в офисе. В таком случае создается робот-аватар. Он может в реальном времени передавать видео, звуки, общаться с сотрудниками офиса, а также перемещаться в пределах этажа. При этом его голова с глазами должна быть примерно на уровне монитора в офисе или на уровне человека, сидящего на офисном стуле. Робот-аватар включатся в нужный момент, съезжает с зарядного устройства и начинает двигаться по офису. Для защиты от опрокидывания центр масс робота должен быть расположен как можно ниже к земле. Это также важно при переезде препятствий.

 

Робот аватар. Оригинальный дизайн

Робот аватар. Оригинальный дизайн

 

Одной из забавных нереализованных в данном варианте концепций было возможное использование вращающихся рук, которые могли бы нажимать на кнопки в лифте и давать бодрящий подзатыльник разленившимся сотрудникам. На базе дизайнерского эскиза начата разработка оболочки для описания поверхности будущего корпуса.

 

Сопоставление разрабатываемой геометрии с дизайном. Первые пробы.

Сопоставление разрабатываемой геометрии с дизайном. Первые пробы.

 

Доработка базовой геометрии совместно с дизайнером. Зеленым показаны предпочтительные контуры.

Доработка базовой геометрии совместно с дизайнером. 
Зеленым показаны предпочтительные контуры.

 

О проработке мест соединения Для стыковки корпусных деталей между собой было рассмотрено несколько вариантов соединения таким образом, чтобы в месте стыка не было зазора. Приложение в картинке демонстрирует рассматриваемые варианты.

Примеры возможного стыка поверхностей.

Примеры возможного стыка поверхностей.

 

Одной из основных задач при стыковке деталей была реализация минимального количества болтовых и винтовых соединений со внешней стороны корпуса, чтобы не портить весьма симпатичный внешний вид. Одно из основных требований, вносящих значительные сложности в процесс математического моделирования поверхностей – обеспечение уклонов в 5º для элементов конструкции, что позволит обеспечить последующее изготовление литьем или штамповкой. Голова

Голова. Изначальный проект.

Голова. Изначальный проект.

 

Движение головы робота возможно по оси крепления с помощью сервопривода, установленного внутри корпуса. Для обеспечения плавного поворота в плечи корпуса, которые крепят голову, установлено два подшипника. Вывод электронных соединителей реализован внутри левого плеча внутри трубки-оси.

 

Голова робота. Общий вид.

Голова робота. Общий вид.

 

  На голове размещается планшет, камера, микрофон и сервопривод. Планшет работает на операционной системе Android, и предназначен для связи с оператором (показывает лицо оператора) и передачи изображения лица тому, с кем в данный момент общается робот. Камера на голове обладает высоким разрешением для обеспечения передачи качественного изображения.

Сборка_Голова

 

Здесь следует отметить один довольно важный момент, связанный с использованием в оригинальной конструкции покупных элементов сторонних производителей. Спустя некоторое время планшет Acer, заложенный в конструкцию, был снят с производства. В случае, если разрабатывается точное крепление под серийное производство, это может вызвать в последующем значительные сложности, связанные с переделкой корпуса – не факт, что удастся найти подобный планшет аналогичных размеров, с аналогичными местами подключения. В связи с этим в последующем приоритетным является использование отработанных устройств, либо комплектующих, например, экранов, с подключением изображения через отдельный микропроцессорный блок, серийный или оригинальной разработки под заказ. Также, в случае, если есть возможность закупить партию товара про запас при наличии складского места и средств – это также может быть возможным решением. В данном случае в связи с высоким темпом разработки создание отдельного процессорного блока с подключением к монитору не представлялось возможным, поэтому для штучного образца был заложен покупной планшет. Про расчет основания

 

Эмблема

 

В связи с высокой нагрузкой на три колеса робота был произведен расчет на прочность, по результатам которого изменена конструкция колес. Шасси у робота действительно весьма оригинальное. Каждое из трех колес может вращаться отдельно от остальных, а также имеет возможность поворота. С учетом этого могут быть реализованы различные варианты движения.

 

Рама основания

Рама основания

 

Между колесами крепится аккумулятор, состоящий из одной или двух емкостей. Сверху, на раме крепится прочая электроника, предназначенная для управления роботом – антенна, сонары и прочие элементы. В передней части устанавливается камера, обладающая широким углом обзора. По показаниям данной камеры происходит ориентирование на местности при удаленном управлении. В верхней части аккумуляторного отсека световая индикация по количеству светящихся диодов сообщает об уровне заряда аккумулятора и необходимости подзарядки.

 

Общий вид основания

Общий вид основания

 

 

Корпус робота

 

Корпус робота состоит из двух основных сложных деталей, стыкующихся между собой с помощью боковых вставок. Вставки придают корпусу прочность и оригинальный внешний вид, легкий и быстрый. Сложность двух основных деталей в первую очередь продиктована необходимостью реализации эстетичного внешнего вида с минимальным количеством соединений и линий разъема.

 

Передняя часть корпуса

Передняя часть корпуса

 

Над арками колес крепятся три заглушки, которые можно снять не разбирая корпуса робота для доступа к колесам и их системе управления.  

 

Проработка вариантов стыковки деталей

Проработка вариантов стыковки деталей

 

В передней части корпуса располагается технологическая крышка в форме бабочки. Под ней располагаются два технологических USB порта для подключения ко внутренним подсистемам робота.

 

Бабочка

Технологическая бабочка

 

  Стыковка передней и задней корпусных частей происходит с помощью центральной стяжке, скрываемой бабочкой. Сбоку корпусные части соединяются с помощью глубоких вставок весьма оригинального дизайна.

 

Боковая стяжка

Боковая стяжка

 

Но самое интересное скрывается внутри корпуса и особенно в его нижней части.   Зарядное устройство Зарядное устройство для аккумулятора разработано отдельно и представляет собой своего рода стенд-подставку, на которую наезжает робот. Два контактных лепестка стыкуются при наезде с основанием робота и начинается процесс подзарядки.

 

Зарядное устройство

Зарядное устройство

 

Зарядное устройство для робота разработано в опытном образце исключительно под печать и собирается из четырех составных частей, размеры которых ограниченны рабочим пространством трехмерного принтера.

 

Аккумуляторный отсек

Аккумуляторный отсек

 

Аккумуляторный отсек стыкуется непосредственно с зарядным устройством. Отсек имеет возможность установки одного или двух аккумулятором и имеет выступы для фиксации на раме, устанавливаясь как салазки.

 

Аккумуляторный отсек

 

Вместе с камерой переднего обзора отсек имеет световую индикацию уровня заряда аккумулятора. Более наглядно отсек в составе робота показан на двух последующих картинках:

 

Робот аватар. Вид снизу

Робот аватар. Вид снизу

 

Отсек занимает основную часть внутреннего пространства основания робота. Он же определяет и центр масс. Аккумулятор имеет весьма значительный вес. Поэтому рама должна иметь возможность выдерживать нагрузку. Для этих целей она выполняется из металла (алюминий). К ней же крепятся через закладные элементы основные части корпуса.   О производстве Робот был изготовлен при посредничестве компании на базе центра Арт-плей. Корпусные детали были отфрезерованы на одном из предприятий Китая, срок изготовления занял порядка двух недель. Сборка, монтаж электронных компонентов и отладка были произведены в Москве. В результате робот был успешно изготовлен и представлен

8oIYvrFOfyYОригинальное видео демонстрации можно посмотреть на сайте телеканала «Россия 24«: 

 

 

фывыац

 

По результатам изготовления опытного образца был произведен ряд доработок в конструкцию. В частности, увеличена толщина наиболее хрупких мест, в которых с учетом эксплуатации могли возникнуть повреждения.

1234а

 

Изменены допуски на посадочные места для аккумуляторного отсека – в первоначальном варианте периодически могли возникать заклинивания. А также в целом переработаны некоторые элементы формы и переходы поверхностей для обеспечения большей плавности.

 

 

 

Кроме того, в доработанной модели добавлена кнопка включения и выключения робота. Кнопка, казалось бы, банальная вещь, но в процессе быстрой разработки был упущен момент, связанный с удобством быстрого включения/выключения робота не с помощью программно-аппаратных средств, а с помощью простой кнопки. Одной из последних важных доработок стало изменение формы контура колеса – добавлен желоб по контуру; в данный желоб предполагается устанавливать резиновую шину, форма желоба при этом не будет позволять шине съезжать.

 

Пояснение по правкам корпуса

Пояснение по правкам корпуса

 

По результатам испытаний и демонстраций опытного образца для компании «Мультибот» произведены корректировки конструкции для обеспечения последующего качественного воспроизводства. Разработка конструкции корпуса робота-аватара произведена по заказу инженерного стартапа «Мультибот» компании «Ашманов и партнеры» на базе дизайнерских решений «Астраросса-дизайн». В продолжение несколько рендеров с различных точек обзора.

   -0174

 

-0069

 

Алексей Карфидов 103