Symulacja i sterowanie sześcionożnym robotem kroczącym Elkapod

Celem niniejszej pracy było opracowanie zaawansowanej platformy robotycznej w postaci sześcionożnego robota kroczącego. Proces konstrukcyjny został podzielony na dwa etapy. Pierwszy obejmował część fizyczną, w skład której wchodziła modernizacja projektu mechanicznego oraz zaprojektowanie i wykonanie elektroniki sterującej. Drugi etap koncentrował się na wytworzeniu oprogramowania sterującego, które pozwoli robotowi na poruszanie się w środowisku. Ponadto, aby ułatwić proces rozwoju oprogramowania należało także skonfigurować środowisko symulacyjne dla platformy. Zmodernizowano projekt nogi robota o nowe stopy, które umożliwiają montaż czujników nacisku oraz posiadają lepszą przyczepność. Następnie zaprojektowany został korpus robota, który wykonano z płyt aluminiowych oraz komponentów tworzywowych wytworzonych w technologii druku 3D. Do głównego komputera pokładowego robota, którym jest Raspberry Pi 5, zaprojektowano płytkę kontrolera sprzętowego z mikrokontrolerem STM32, która pośredniczy w sterowaniu efektorami oraz akwizycji danych z części czujników. Zasilanie całej konstrukcji realizowane jest za pośrednictwem dedykowanej płytki drukowanej oraz zewnętrznych przetwornic DC/DC. Oprogramowanie sterujące robota stworzono w oparciu o strukturę ramową ROS2 oraz bibliotekę ros2_control, która skupia się na sterowaniu w czasie rzeczywistym i warstwie komunikacji ze sprzętem. Zaprogramowano węzeł odpowiedzialny za zarządzanie całym systemem lokomocji oraz kontrolery odpowiedzialne za generację chodu czy odwrotną kinematykę. Do komunikacji z warstwą fizyczną rzeczywistego robota zaprogramowano dedykowaną klasę interfejsu sprzętowego. Ponadto zaimplementowano algorytm generujący odometrię w oparciu o fuzję informacji z czujników nacisku, aktualnej konfiguracji kinematyki robota i jednostki inercyjnej. Sterowanie robotem może odbywać się standardowo z wykorzystaniem terminala, dedykowanej aplikacji graficznej lub poprzez teleoperację z haptycznym sprzężeniem zwrotnym. System został przetestowany w skonfigurowanym specjalnie na potrzeby robota środowisku symulacyjnym Gazebo, a także na rzeczywistej platformie.