Robottiniskan tekeminen servoilla ja näytöllä

Abstract

Robotteja käytetään auttamaan ihmisiä erilaisissa tehtävissä, ja robottien yleistyessä ihmiset ja robotit ovat yhä enemmän suorassa vuorovaikutuksessa. Robottien toiminnan voidaan ajatella koostuvan kolmesta osa-alueesta: tekoälystä, sensoreista ja motoriikasta. Ihmisen ja robotin välistä vuorovaikutusta kehitettäessä täytyy jokaiseen osa-alueeseen kiinnittää huomiota. Robotin pää on erityisen tärkeässä roolissa ihmiskone-vuorovaikutuksessa, koska ihminen kiinnittää luonnostaan huomion kasvoihin. Projektissa tehtiin pää osaksi shakkia pelaavaa robottia. Pää koostuu kaksi niveltä sisältävästä niskasta ja siihen kiinnitetystä ohjaustietokoneesta ja näytöstä. Vaatimuksena niskalle oli, että se pystyy katselemaan ympärilleen, eli etsimään mahdollisia vastustajia ja katsomaan shakkilautaa. Runko luotiin 3D-tulostimen ja laserleikkurin avulla. Nivelet olivat Dynamixel XL430-250 -servoja ja kasvoina käytettiin Raspberry Pi:tä ja siihen kytkettyä näyttöä. Nivelten ohjaamista varten toteutettiin ROS-paketti, joka pystyy kommunikoimaan eri moduulien kanssa ja muuttamaan tilaansa kommunikoinnin perusteella. Jatkossa niskan luonnollisuutta voitaisiin tutkia erilaisten runkorakenteiden, yksityiskohtaisemman ja luotettavan servon ohjauksen, ja persoonallisuutta tuovan ilmeikkäiden kasvojen avulla.

Robots are used to help people in various tasks, and as robotics becomes more common, humans and robots are constantly interacting more. Robotics comprises of three fields: artificial intelligence, sensors and motorics. When developing robotics, it is essential to keep these fields in mind. The head of the robot is especially important, since humans have a natural tendency to focus on faces. In this project we created a head for a chess playing robot. The head comprises of a neck with two joints and microcomputer and a monitor attached to the neck. It was necessary for the neck that it would be able to turn, as if to look around, and spot possible opponents and the chess board. The frame was 3D-modelled and laser-cut. The joints were Dynamixel XL430-250 servos. Raspberry Pi doubled as the face and the microcontroller. The control of the servos was done with Robot Operating System, or ROS, which we created a module for. The module can communicate with other compatible modules and changing its state accordingly. With further development the neck could be improved for example with different structural solutions, more detailed and robust servo control, and a more complex and expressive face.