Improving Manipulation and Control of Search and Rescue UGVs Operating Across Autonomy Levels
Tid: Må 2023-01-09 kl 13.00
Plats: F3, Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: link for online defense
Språk: Engelska
Ämnesområde: Datalogi
Respondent: Fredrik Båberg , Robotik, perception och lärande, RPL
Opponent: Paolo Robuffo Giordano, INRIA Centre at Rennes University, Rennes, France
Handledare: Petter Ögren, Robotik, perception och lärande, RPL
QC 20221129
Abstract
Robotar föreslås ofta för “smutsiga, tråkiga och farliga” arbeten (“dirty, dull and dangerous”), där det går att spara in tid, pengar eller liv. Ett område med farligasituationer är vid räddningsarbeten, vilket innefattar byggnader som rasat och giftiga miljöer. Där kan robotar bidra till att rädda liv.
I den här avhandlingen diskuterar vi förbättringar för obemannade markgående robotar (UGVs) för räddningsuppdrag, med fokus på styrning. Från att nyttja utvecklingen inom TV- och datorspel för ett intuitivt styrsätt, att tydligare visa hur signalstyrkan ändras när roboten rör sig, till att använda idéer från 3D CAD för inspektion, och slutligen formationskörning. Problemen behandlas vid olika grader av autonomi, vad gäller användarens interaktion med systemet.
Först behandlar vi fjärrstyrning av en obemannad markgående robot. Genom en användarstudie jämför vi två metoder för styrning, Free Look Control, som inspirerats av utvecklingen inom dataspel, mot det traditionella styrsättet Tank Control. Med kännedom om hur viktigt kommunikation är för att kunna fjärrstyra en robot, att dålig signalstyrka kan leda till att roboten måste överges, föreslår vi ett användargränssnitt som kombinerar uppskattning av hur signalstyrkan kommer förändras med styrsättet Free Look Control.
Därefter utrustar vi roboten med en robotarm, vilket ger möjlighet undersöka föremål. Det lägger till ytterligare komplexitet för användaren, som behöver styra både plattformen och armen. Vi inspireras av mjukvara inom 3D CAD, där en central del är att inspektera ett föremål från olika vinklar, och föreslår Orbit Control. Systemet kan ge stöd genom att självt närma sig föremålet, för att sedan överlåta inspektion och interaktion till användaren.
Slutligen undersöker vi en grupp robotar utrustade med robotarm som transporterar ett större föremål i områden med ett flertal hinder. När en byggnad har rasat finns det områden som det inte är lämpligt att röra sig i. Att hitta en väg mellan två punkter, för robotar som rör sig i formation och samtidigt ska undvika hinder, kan vara utmanande. Vi föreslår en kombination av verktygen “rapidly-exploring random tree” (RRT) och “constraint based programming”, vilket leder till att effektivare hitta lösningar i områden med många hinder.