Robot pro detekci min a související technologie pro humanitární odminování

Humanitární odminování: inovativní řešení a výzvy technologieObr. 1 Mechanické odminovací zařízeníObr 2 Tempest pro křovinořez

5 m široký a 0 8 m vysoký TheCOMET-Ill má 40litrová benzinová nádrž, která nepřetržitě pracuje po dobu 4 hodin, a benzinový motor o objemu 700 ccm pro generování stejnosměrného napájení a pro pohon hydraulického motoru. Hnací síla je tedy založena na hydraulickém hrnci o vysokém tlaku 14 MPa a proto COMet-III isra, aby on-line mapování a plánování trajektorie, takže plně autordetekční robot Tento druh robota je třetím typem odminování založeným na pokročilé robotice a je budoucím projektem výzkumu a vývoje řízení přístupu pro humanitární minovou akci. naše snaha ulovit malé vozidlo pro detekci a odstraňování min Toto malé vozidlo (MHv), konkrétně robot pro svobodu, který se nazývá SCARAtoburied anti-personnel, rozdělilo mezi úkoly projektu spolupráci s Fuji Heavy Industries a Sato skupinou z Tohoku University a Araiovou skupinou z univerzity of Electro-Communications navrhla malý systém založený na teleoperativních vozidlech Úkolem detekce nášlapných min se ujala Sato's gruat Tohoku University, která vyvíjí radar typu pole pronikání do země (SAR

e Detekční robot a související technologie pro humanitární odminováníObrázek 13 DetekceObrázek 14 3-D mapování45 Plánování trajektorie s 3-D ViData Plánování trajektorie je vytvářeno off-line, jmenovitě nejprve 3-rozměrné pro oblast detekce jako 1m x Im bude vytvořen pomocí zpracování založeného na stereovizi a poté se automaticky provede plánování trajektorie CílNicméně nezpracované informace o hloubce ze stereovizní kamery obsahují velký objem dat a také šum Tento velký objem dat je pro plánování trajektorie nepohodlný

Proto byla informace o pracovní hloubce f(r, nn) ​​vygenerována z původní hloubkové kamery po jejím vzorkování v intervalu mřížky dg. Informace o pracovní hloubce f(ml, z) lze tedy zapsat jako1] a n2 jsou předpokládaná celá čísla Tato informace o pracovní hloubce f(nL, n2) na mřížce algoritmus plánování trajektorie trajektorie bodu Pa detekce CMDe paralelně s nimi, a vo změnit rychlosti povrchu bodu. Nicméně během experimentu se rychlostiBěhem plánování trajektorie, nejprve se rozhodne o poloze a poloze pro každý bod mřížky fnm, n2); pak tyto diskrétní body tvoří přímé čáry, aby se vytvořila souvislá trajektorie Spokojená během plánování trajektorie1 Hlava senzoru se udržuje přibližně rovnoběžná s povrchem země

Humanitární odminování Inovativní řešení a výzvy technologie skenování3nObr. 15 Trajektor451 Rozhodnutí o úhlech polohy Cílové úhly polohy a a a, hlavy senzoru, které splňují první objekt, lze získat z informací o hloubce jako sklony terénu X, osový sklon v bodě rastru (nl, 12) povrchu země je určen nejmenším6e je určeno obdobně Kde ks je definováno jako koeficient sklonu určeníNicméně, úhly jeho polohy jsou určeny v jednom z opětovně pohyblivých rozsahů mechanismu

Další jsou hranice mezi jednotlivými body mřížky, které berou v úvahu rychlost průletu, Dr a ty, limitů bodů polohových pohybů er a a jsou zobrazeny níže Kde amAx ukazuje 452 Rozhodnutí o délce spoje 3Délka I3 spoje 3, která splní druhý cíl uvedený výše, se rozhodne s attitudPabod kulového kloubu Po je Ps=l,de, n, d, Pe -d, -Is Kde se předpokládá, že pevná výška bodu Pa je p navíc vzdálenost mezi bodem p a bodem pa v

e Detekční robot a související technologie pro humanitární účely budou odminovány na dg Kde poloha S ve středu bodu S na dně je následující s polohovými vektory Xs a Y, v každém bodě mřížky, kde Is je definována jako vzdálenost mezi bodem Pa a bod s V tuto chvíli jsou všechny spodní části hlavy kece Iugr k povrchu, proto se o maximální délce I3 rozhoduje tak, jak je vyplněno výše, nicméně15pohyblivý rozsah mech453 Opětovné rozhodnutí o délce spoje 3plánování této trajektorie cíle v minovém poli, délka ls spojnice 3 je rozhodnuto znovu tak, že se hlava senzoru nedotkne povrchu země i přes zpoždění je způsobeno inach odezvou LinksOn im mřížkový bod trajektorie, kterou prochází fáze XY, poloha hlavy bude a(, a (i )a délka odkazu 3 se předpokládá b (v současném výzkumu Cmd provádí následující tři operace v thetume1

Změny postoje hlavice snímače3 XI a Yo axiální pohyby o XY-fáze Zde je délka ls (spojky 3 znovu rozhodnuta tak, aby CMD bezpečně pokrylo časové zpoždění způsobené těmito třemi operacemi. Zde jsou tyto tři operace assud be2 doplněno časem příchodu dy/'us, dy/uy k dalšímu bodu mřížky o délce l(o) se znovu rozhodne tak, že všechny body na hlavici senzoru s dolním zpožděním d. Avšak l3() je rozhodnuto v omezeném pohyblivém rozsahu mechanismu a mezí expanzí ldr a ly, které berou v úvahu průchozí rychlost, Dx a Dy, mezí thelaxy a ležení, jsou uvedeny níže. Kde se předpokládá UMAX maximální expanzní rychlost spoje 3Obrázek 17 ukazuje trajektorii cíle ve středu

248Humanitární odminování Inovativní řešení a výzvy technologieZáklad Obr. 16 Rozhodnutí200200Obr. 17, Trajecto46 Experimenty Obr.

18 3D informace o dosahu detektoru, který získá experiment a cílová trajektorie je generována pomocí metod uvedených výše Zde je každý řídicí vstup do motorových ovladačů CMD generován pomocí PID regulátoru zpětnovazebního řídicího systému, takže každé rozšíření na cílová trajektorie Kde je vzorkovací frekvence brána jako 50 Hz Navíc je každý zisk PID regulátoru zobrazen v tabulce 3 a každý parametr v plánování projektování je uveden v tabulce 4

e Detekční robot a související technologie pro humanitární odminování 18 Detekční oblast pro experimentTabulka 4 Parametry trajektorie gTabulka 3, Zisk pid controlloObrázek 19 ukazuje vygenerovaný terč a dno výsledné hlavy v experimentu Obr. 20 ukazuje časovou změnu vertikálního minima mezera mezi dnem hlavy tlr a povrchem země

Obr. 20 neukazuje skutečná data, ale konečná data po přihlášení do PC. Navíc tyto vrcholy jsou diskrétními daty, jako je Obr. experiment začíná na čtyři sekundy aremm]-200-20Obr. 19 Trajektorie hlavy senzoru

Humanitární odminování: Inovativní řešení a výzvy technologieM20Obr 20 Mezera mezi hhead senzoru a povrchem země(a)Li(b) LinkLink 3Obr 21

Odezvy trajektorie spojů, detekční práce a tím, že bylo dosaženo bezpečného kontaktu s povrchem země Bezpečnostní přídavek definovaný tímto experimentem Každý článek má vynikající dráhu po výkonu s malým překmitem a zpožděním, jak je ukázáno v části 47 Metody odhadu polohy of zakopaných nášlapných min Odhad polohy zasypaných nášlapných min pomocí dat senzorů detekce nášlapných min je důležitý při detekční práci bdetekční roboti Použitý detektor kovů výzkum má tu vlastnost, že frekvence výstupu se mění před a po kovu

e Detekční robot a související technologie pro humanitární odminování od osy Xh a kladná hodnota, když na levé straně od středu hlavy senzoru existuje nášlapná minaPozice zakopané nášlapné miny se odhaduje pomocí zpracovaného výkonu detektoru kovů. část ukazuje metodu odhadu zakopané polohy detekční oblasti pouze s jednou zasypanou nášlapnou minou na každé X, axiálně skenování, síla reakce kovu: m; a kandidátská pozice zakopané nášlapné miny: [ ri yi] se rozhoduje s výstupem detektoru kovů Nakonec (Nbanování je dokončeno, odhadovaná poloha zakopané nášlapné miny je rozhodnuta s každou délkou reakce kovu a každou kandidátskou pozicí zakopané nášlapné miny jako málokde při i skenování kandidátská pozice bilandminehe středního bodu poloh, ve kterých kovové reakce překračují práh vav] nebo Valv podél Xb axiálně s udržením výstupu incNavíc se síla mi předpokládá rozdíl mezi maximální a minimální hodnoty v tomto výzkumu va02 V a N=I,/yd+ 1 Kandidátská pozice Obr 22 Definice kandidátské pozice (im skenování4

8 Experimentální plocha (x ly) písků zobrazená na obr. 18 a experimenty detekce nášlapných min pomocí CMD jsou prováděny. Je ověřena účinnost detekce nášlapných min Zde se předpokládá kontrolní metoda stejná jako u experimentů se sledováním trajektorie v sekci 464rimental ConditionTři druhy trajektorií definované v tomto experimentu, aby se ověřila účinnost kontroly mezery a polohy vůči výkonu detekce nášlapných min a jsou porovnány, Where Case

Pásové pásy MHV se navíc mohou otáčet v #25° středových plochách snížené vyjíždění nepravidelného terénu a stoupání a klesání na svahu Výměnu mezikusů a pneumatik lze snadno sundat odstraněním osmi šroubů, jako je výměna pneumatiky u auta, vysokopevnostního ocelového plechu 4,5mm bylo připevněno vpředu pomocí šroubů, Therotační část náprav jsou pouzdrová ložiska odolná proti nárazu a nevyžadují, aby se zabránilo vnikání písku a prachu do ložisek, olejové těsnění připevněné na obou stranách I když jsou nápravy ponořeno ve vodě, nebude žádné netěsné zařízení se skládá z modulů, které zahrnují ovladač hydraulického tlaku, proporcionální elektromagnetický ovladač ventilu, dálkové ovládání, zařízení pro přenos obrazu, zařízení pro ovládání manipulátoru a zařízení ovladače pro minové uchycení, zdůraznění povahy údržby umožněné zajištění modulu, Tělo se stalo těžším v důsledku zesílení, izolací, ochrany proti prachu a neprůstřelnosti V důsledku toho byl limit cílové hmotnosti stanoven na 1 600 kg Výkon motoru je 39 PS a hydraulický tlak 180 kg Přesnost návrhu AHV je následující: 2) Redukční soukolí byla vyrobena do průchozího batohového systému namísto harmonického3)Samotné rameno senzoru má vodotěsnost IP30n, celé s pláštěm a vodním prrderem vždy udrží směr detekce miny pomocí(5) SCARA rameno má čtyři stupně volnosti stupně volnosti jsou vodorovné, jeden je kolmý a jeden je vychýlení těsnění. Také jsou poháněny AC Maximální užitečné zatížení je 40 kg Délka každého ramene

Humanitární odminování: Inovativní řešení a výzvy technologie 10 m/min a přesnost opakování polohy je tlmm v horizontálním směru#lmm v kolmém rozměru přímého zatížení je 400 mm x 400 mm x 400 mm a rameno SCARA je plné(8)GPR a detektor kovů je instalován na špičce ramene SCARA, s ovládáním mezery používané pro detektor kovů a používaným pro gPcontrol pro tepelnou kontrolu, a senzor detekce min, obrázky 7 a 8 ukazují terénní test v Sakaidty, prefektura Kagawa v březnu, 2006 Také výkon MHV března 2007

Chorvatsko3到manipulátorPoté je podrobně vysvětlen plán instalace řízeného detektoru kovů na mhv, je popsán vývoj v systému odbavení se zaměřením na robota Zejména se dosáhlo rozumného výkonu robota se 6 stupni volnosti s multifunkčním nástrojem nelineárním řízením založeným na „PODÍVEJTE SE NA TABULKU schéma nebo schéma teorie řízení a také hlavní-slave ruka4 Řízený detektor kovů namontovaný na detekci min Robony jsou považovány za spolehlivé nástroje pro detekci min. Výkonnost detektorů kovů je vysoce závislá na vzdálenosti mezi hlavami senzorů a zakopanými nášlapnými minami. detektory kovů by mohly být podstatně vylepšeny, pokud by se mezera a jeho funkce prováděly tam, kde hlava přesně sleduje povrch země a udržuje téměř stejnoměrnou mezeru mezi povrchem země a hlavicemi senzorů řízením mezery a polohovacích hlav, detekční roboty Fewmine, které mají povrch země a mohou ovládat

e Detekční robot a související technologie pro humanitární odminováníAvšak podle nejlepších znalostí výzkumných prací autorů bylo zjištěno, že kvantitativně řeší výkon redetekce a řízení mezery a polohy hlavy senzoru k zemi, může mít značné množství vegetatioImage- zpracování CCDprovozu CMD ve vegetačním minovém poli lze zabránit dopadu na zem Cmd poté sleduje generovaný ovladač sledování trajektorie tak, aby účinnost a dopad související s řízením mezery a polohy na minový výkon CMD byly prokázány experimentálním studsection 43 Popis stereovizní kamery byl uveden v části 44 Popis plánování trajektorie byl uveden v části 45 Výsledky experimentů se sledováním trajektorie byly prezentovány v části 46 Výsledky48 Vzhledem k výše uvedenému vyvinula autorská výzkumná skupina kontrolovaný kov Detektor (CMD) s 3-DOF pro libovolné libovolné umístění senzorové hlavy Systém CMD dokáže generovat 3-D vysokorychlostní mapování povrchu země a může generovat trajektorie G-D stereodélně používané pro 3-D mapování a robotiku (Clark , F a kol

2007), (Rochaa, R et al 2005), (Xiao, D, et al 2004) plná schopnost snímání než u jiných rozsahů sens42 Řízený objekt tweaktoru a třístupňový mechanický pulsační mechanismus drctrických motorů Sestaven z hlavního těla CMD, twoPC3-D stereotrformují dvourozměrné pohybové tři motorizované spoje (Link 1, Link 2 a Link 3) Rotační pohyb koupele do translačního pohybu Gyratio ve vertikálním směru délek Link 1Link 2 a Link 3 Pravá ruka souřadnicový systém yOt11 spektrálně) jsou měřeny svody nainstalované v každém spoji metoda výpočtu popsaná v další části

Humanitární odminování: Inovativní řešení a výzvy technologie CMD je namontován na horizontálním polohovacím ramenu XY-stage v bodě P Horizontální polohovací rameno XY-stage, je možné vyrobit headtorested s 3-D stereo kovové části do 600 mm od hlavy snímače; to prakticky eliminuje jakoukoli možnost rušení na detektoru kovů Tabulka specifikací stupně CMDXY Obr. 9 Přehled systému CMD[ DC MotorLDetObr. 10

Architektura systému CMDObr 11 Konfigurace CMD

e Detekční robot a související technologie pro humanitární odminování je příkop na kulovém kloubu Pa Geometrický vztah mezi délkou 1 10 Pitch, RollTable 1 Specifikace CMD úhel stoupání O, úhel náklonu ar hlavy znázorněné na obr. 12 V systému CMD, aby se zajistilo, že hlava snímače sleduje povrch země bez jakékoli kolize, theta

Pak se změny délek I1, z vypočítají z níže uvedených ()a(2)(1214+2/sL sin(6 -arctan) a přímá kinematika je následující6l,“+2,l4-2le arctanWhere s adélky spojů a L12 Navíc vektory x yhead jsou definovány jako Xe s úhly 6 a4 Pozemní mapování s 3-D Std Bumblebee (Point Grey Research Inc) byloD pozemní mapování založené na stereovizi Tato stereovizní kamera paralelní specifikace optické osy levá osa x a přijatá horizontální osa a svislá levá definovaná jako dinátový systém Od

244Humanitární odminování: Inovativní řešení a výzvy technologie(a) Rozteč CMD)Algoritmus Roll of CMDn prohledává body odpovědi mezi levým a pravým snímkem získaným stereovizní kamerou pomocí šablony odpovídající na pravém a levém snímku následovněfBKde je pozice korespondenční body p a na pravém a levém snímku jsou definovány jako (a, yr), (rn, y,) Výsledkem je, že jsou získávány informace o zeměpisných prvcích v systému souřadnic kamery, a proto jsou na zemi informace o hloubce f(r, y) povrch v základním souřadnicovém systému je generován pomocí souřadnic

Zde je fotografie detekční oblasti ukázka na obr. 13 a 3-D mapa geografických prvků na obr. 14 ]Ohnisková vzdálenost [mmPixely320(H)×240(V)úhel [stupeň]Tabulka 2 Specifikace sterea