Команда Animal Electronics

Чернова Маргарита, капитан и помощник конструктора ▼
Обучение 4 года обучения: Творческое проектирование, Программирование микроконтроллеров (Arduino), Основы робототехники
Практический опыт роботостроения Lego-роботы, Творческий проект OnStage Гуси-лебеди
Достижения и награды в робототехнике

 

Проект Geese Swans:
- 1 место Региональный этап RoboCup 2019 (OnStage Novice)
- 1 место RoboCup Russia Open 2019 (OnStage Novice)
- 3 место RoboCup 2019 Sydney (OnStage Novice)
- 1 место RoboCup Asia Pacific (OnStage Novice)
2 место Открытые соревнования Санкт-Петербурга
Диплом 2 степени - 39-ая всероссийская конференция с международным участием «Школьная информатика и проблемы устойчивого развития"
Диплом 2 степени - 38-ая всероссийская конференция с международным участием «Школьная информатика и проблемы устойчивого развития"

х
Литвинова Мария, конструктор ▼
Обучение 4 года обучения: Основы робототехники Lego, программирование микроконтроллеров Arduino, Инженерное проектирование
Практический опыт роботостроения Lego-роботы, творческие проекты
Достижения и награды в робототехнике

Победы в городских соревнованиях

1 место в RoboCup Russia Open 2019 в Томске

3 место в RoboCup 2019 в Австралии

1 место в RoboCup Asia - Pacific 2019 в Москве.

х
Браулов Григорий, программист нейронных сетей ▼
Обучение 1 год обучения: Нейронные сети и основы искусственнного интеллекта, Программирование микроконтроллеров (Arduino)
Практический опыт роботостроения  
Достижения и награды в робототехнике  
х
Хазанова Анастасия, создатель балансирующего робота и дизайнер ▼
Обучение 3 года обучения: Основы робототехники, Основы теории автоматического управления
Практический опыт роботостроения Балансирующие роботы, робот для большого путешествия, rescue line, дорога-2
Достижения и награды в робототехнике 3 место в гонках балансирующих роботов
х
Казанцева Ольга Юрьевна, руководитель
Иванов Василий Леонидович, руководитель
Коваленко Надежда Сергеевна, руководитель

Лига OnStage (Advance)

Главное изображение

Изображение 1
Изображение 2
Изображение 3
Видео
Конструкция робота
Программное обеспечение робота
Стратегия и журнал
Плакат

Видео

Краткое описание элементной базы, электроники и особенностей конструкции

  

Нажмите на изображение, чтобы увеличить его

 

Робот-слон – ключевой персонаж нашего циркового шоу. Он «слышит» и «понимает» дрессировщика, выполняя всевозможные трюки: танцевать, исполнять мелодию, встать на задние лапы, «полет» и др. Основой для внешнего облика робота послужила мягкая игрушка слон, купленная в магазине ИКЕА. Мы убрали из нее наполнитель и вставили «скелет», сделанный из напечатанных деталей и электронных компонентов. Конструкция робота состоит из туловища, omni-платформы, подъемного и поворотного механизмов. Туловище спроектировано в САПР Autodesk Inventor, изготовлено в основном из пластика, присутствуют детали из фанеры и оргстекла. Нас вдохновила конструкция робота Boston Dynamics Spot, что побудило создать нечто похожее. Каждая лапа слона имеет три степени свободы, реализованные с помощью трех сервомоторов. Поэтому для перемещения робота по сцене мы используем omni-платформу, на которой закреплена основная электроника робота и 4 omni-колеса. Туловище робота-слона закреплено на ней с помощью направляющей, поворотного узла и подъемного механизма.

Робот-панда – компаньон робота-слона. Она мастерски балансирует, кружась вокруг различных объектов, следуя за дрессировщиком и реагируя на его жесты, благодаря показаниям ультразвуковых дальномеров. Представляет собой балансирующего робота на базе конструктора Lego Mindstorms Ev3. Плюшевая панда - мягкая игрушка из ИКЕА с прочным каркасом внутри.

Робот-обезьяна представляет собой омниплатформу, на которой закреплена мягкая игрушка обезьяна, к которой прикреплен POV дисплей. POV дисплей – это быстро вращающаяся светодиодная лента. POV (Persistence Of Vision) – эффект персистенции. Эффект основан на возможности нашего мозга и глаз соединять в одно изображение быстро меняющиеся (движущиеся или мерцающие) картинки. Пикселизация изображения и вывод его реализован с помощью разных цветов светодиодов на ленте. Наш дисплей собран на адресной ленте WS2812 с разрешением в 0,5 градусов. На этом дисплее можно воспроизводить различные картинки и анимации в формате gif.

Описание ПО робота (язык и среда программирования, перечень реализованных алгоритмов, описание структуры программы )

 

Программное обеспечение робота-слона состоит из 3-х модулей. Основная управляющая программа находится на Arduino Mega. Она управляет omni-платформой и лапами робота. Программа написана на С-подобном языке в Arduino IDE. Программа распознавания голосовых команд выполняется на Jetson Nano, используется сверточная нейронная сеть. Написана на Python 3.7.3 в Visual Studio. Программа распознавания меток запускается на OpenMV. Написана на Python в OpenMV IDE. Программа робота-панды написана на языке RobotC. В программе используется пропорционально-интегральный регулятор для скорости изменения угла относительно калибровочного значения и пропорционально-дифференциальный регулятор для энкодеров относительно ориентира, изменяемого значения места нахождения робота. Программа для робота-обезьяны написана на языке C в среде Arduino IDE. Она пикселизирует картинку и кодовые значения подает на адресную светодиодную ленту.

Стратегия (как решается задача, заданная регламентом лиги)

 

Наш проект представляет собой роботизированных животных, которые умеют показывать цирковые трюки. Важной особенностью воплощения этой идеи является разнообразие конструкций и технологий. Слон – шагающий робот на омниплатформе, который «слышит» голос дрессировщика и «понимает», какой трюк нужно выполнить, с помощью алгоритмов нейронных сетей. Панда – балансирующий робот на базе Lego EV3, для программирования которого использованы основы ТАУ. Обезьяна – робот, изображающий трюки с помощью быстро вращающейся адресной LED ленты, которая благодаря POV-эффекту создает у зрителей оптическую иллюзию.

Сюжет закручивается вокруг дрессировщика, который устраивается на работу, но вместо настоящих животных у него роботы. Директор цирка сначала не верит, что роботы могут заменить животных, но дрессировщик вместе с роботом-слоном, роботом-пандой и роботом-обезьяной успешно доказывают это, выполняя трюки. В итоге, директор принимает на работу дрессировщика с его роботами. Предлагаемая нами стратегия поведения роботов на сцене изображена в виде взаимодействий на схеме.

Взаимодействие робот-человек - ключевое в представлении. Робот-слон реагирует на голосовые команды человека, выполняя разные трюки. Животное реагирует на сигналы датчика жестов. Теперь о взаимодействии робот-робот и связи между роботами. Слон двигается по сцене, выравниваясь относительно ARuco маркеров на обезьяне, а также они связаны по Bluetooth. Робот-панда двигается вокруг слона за счет показаний дальномера.

    Инженерный журнал

Плакат

Нажмите на изображение, чтобы увеличить его

Team Animal Electronics

Chernova Margarita, captain and assistant designer ▼
Education 4 years of study: Creative Design, Microcontroller Programming (Arduino), Fundamentals of Robotics
Hands-on experience in robotics Lego, OnStage project Geese Swans
Achievements and awards in robotics

 

Geese Swans Project:
- 1st place Regional stage RoboCup 2019 (OnStage Novice)
- 1st place RoboCup Russia Open 2019 (OnStage Novice)
- 3rd place RoboCup 2019 Sydney (OnStage Novice)
- 1st place RoboCup Asia Pacific (OnStage Novice)
2nd place St. Petersburg Open Competition
2nd degree diploma - 39th All-Russian conference with international participation School Informatics and Problems of Sustainable Development
2nd Degree Diploma - 38th All-Russian Conference with International Participation School Informatics and Problems of Sustainable Development

х
Litvinova Maria, designer ▼
Education 4 years of study: Basics of Lego Robotics, Arduino Microcontroller Programming, Engineering Design
Hands-on experience in robotics Lego, OnStage
Achievements and awards in robotics

Victories in city competitions

1st place in RoboCup Russia Open 2019 in Tomsk

3rd place in RoboCup 2019 in Australia

1st place in RoboCup Asia - Pacific 2019 in Moscow.

х
Braulov Grigory, programmer of neural networks ▼
Education 1 year of study: Neural Networks and Artificial Intelligence Fundamentals, Microcontroller Programming (Arduino)
Hands-on experience in robotics & nbsp;
Achievements and awards in robotics & nbsp;
x
Khazanova Anastasia, creator of the balancing robot and designer ▼
Education 3 years of study: Basics of Robotics, Basics of Automatic Control Theory
Hands-on experience in robotics Balancing robots, travel robot, rescue line, road-2
Achievements and awards in robotics 3rd Place in Balancing Robot Races
x
Olga Kazantseva, head
Ivanov Vasily Leonidovich, head
Nadezhda Sergeevna Kovalenko, head

League OnStage (Advance)

Main image

Image 1
Image 2
Image 3
Video
Robot construction
Robot software
Strategy and Journal
Poster

Video

Brief description of the element base, electronics and design features

& nbsp;& nbsp;

Click on the image to enlarge it

& nbsp;

Elephant Robot & ndash; a key character in our circus show. He `` hears '' and 'understands' trainer, performing all sorts of tricks: dance, perform a melody, stand on its hind legs, `` flight '' and others. The basis for the appearance of the robot was a soft toy elephant, bought in an IKEA store. We removed the filler from it and inserted a 'skeleton' made of printed parts and electronic components. The design of the robot consists of a torso, omni-platform, lifting and turning mechanisms. The body is designed in Autodesk Inventor CAD, made mainly of plastic, with plywood and plexiglass parts. We were inspired by the design of the Boston Dynamics Spot robot, which prompted us to create something similar. Each elephant's paw has three degrees of freedom, implemented using three servomotors. Therefore, to move the robot around the stage, we use an omni-platform on which the main electronics of the robot and 4 omni-wheels are fixed. The body of the robotic elephant is secured to it with a guide rail, pivot and lifting mechanism.

Panda Robot & ndash; companion robot elephant. She skillfully balances, circling around various objects, following the trainer and responding to his gestures, thanks to the indications of ultrasonic rangefinders. It is a balancing robot based on Lego Mindstorms Ev3. The plush panda is a soft toy from IKEA with a sturdy frame inside.

The Robot Monkey is an omniplatform on which a stuffed monkey toy is attached to which a POV display is attached. POV display & ndash; This is a fast spinning LED strip. POV (Persistence Of Vision) & ndash; persistence effect. The effect is based on the ability of our brain and eyes to combine rapidly changing (moving or flickering) pictures into one image. Pixelation of the image and its output is realized using different colors of LEDs on the tape. Our display is assembled on a WS2812 address tape with a resolution of 0.5 degrees. Various pictures and animations in gif format can be played on this display.

Description of the robot software (programming language and environment, list of implemented algorithms, description of the program structure)

& nbsp;

The elephant robot software consists of 3 modules. The main control program is on the Arduino Mega. She controls the omni platform and robot arms. The program is written in a C-like language in the Arduino IDE. The voice command recognition program runs on the Jetson Nano using a convolutional neural network. Written in Python 3.7.3 in Visual Studio. The label recognition program runs on OpenMV. Written in Python in the OpenMV IDE. The panda robot program is written in the RobotC language. The program uses a proportional-integral controller for the rate of change of the angle relative to the calibration value and a proportional-differential controller for encoders relative to the reference point, the variable value of the location of the robot. The program for the robot monkey is written in C in the Arduino IDE. It pixelates the picture and feeds the code values ​​to the addressable LED strip.

Strategy (how the problem set by the league regulations is solved)

& nbsp;

Our project represents robotic animals that can perform circus tricks. An important feature of the implementation of this idea is the variety of designs and technologies. Elephant & ndash; a walking robot on an omniplatform that `` hears '' the trainer's voice `` understands '' what trick needs to be performed using neural network algorithms. Panda & ndash; balancing robot based on Lego EV3, for the programming of which the basics of TAU are used. Monkey & ndash; a robot performing tricks using a rapidly rotating addressable LED strip, which, thanks to the POV effect, creates an optical illusion for the audience.

The plot revolves around a trainer who gets a job, but instead of real animals, he has robots. The director of the circus does not at first believe that robots can replace animals, but the trainer along with the elephant robot, panda robot and monkey robot successfully prove this by performing stunts. As a result, the director recruits a trainer with his robots. Our proposed strategy for the behavior of robots on the stage is depicted in the form of interactions in the diagram .

Robot-human interaction is key in presentation. The elephant robot responds to human voice commands by performing various tricks. The animal reacts to signals from the gesture sensor. Now about the robot-robot interaction and the communication between robots. The elephant moves around the stage, aligning with the ARuco markers on the monkey, and they are also connected via Bluetooth. The panda robot moves around the elephant using the readings of the rangefinder.

& nbsp; & nbsp; & nbsp; Engineering Journal

Poster

Click on the image to enlarge it

E-mail отправителя *:
Тема письма:
Ваш вопрос... *:
Вы робот? *: