Robotin käden ja kyynärvarren toteutus

Abstract

Robotiikka on alana jatkuvassa nousussa, ja se kehittyy huimaa vauhtia. Kärkipään robotiikan tutkimus on kallista ja kehittynyttä tiedettä, mutta myös yksittäisille ihmisille on tullut mahdolliseksi tutkia ja harrastaa robotiikkaa. Varsinkin vapaasti saatavilla olevien ohjelmistojen, sekä avoimen lähdekoodin sovellusten merkitys yksittäisen ihmisen robotiikan harrastamiselle on suuri. Tämän työn tarkoituksena on olla tukena ja ensiaskeleena harrastajille sekä oppilaille, jotka haluavat lähteä toteuttamaan omaa robottitoteutustaan.

Tässä opinnäytetyössä pääpisteenä on InMoov robottimallin käden rakentaminen. Tähän sisältyy fyysisen InMoov-robottikäden kokoaminen, kuuden Dynamixel servomoottorin asentaminen ja niiden toimivaksi saattaminen Robot Operating System 2-kirjaston kanssa. Työssä on kirjoitettu Python-ohjelmointikieltä käyttäen asiakasohjelma, jolla ohjataan Dynamixelservomoottoreita, jotka ohjaavat käden sormien ja ranteen niveliä tehden käden liikkeestä ihmismäisen. Verrattuna robotiikan teknologian huipputasoon, projektissa rakennettu käsi on yksinkertainen, mutta se kuvastaa hyvin eikaupallisten tai tuettuen tekijöiden mahdollisuuksia rakentaa robotiikan sovelluksia.

Työn lopussa pohditaan projektin onnistumista ja sen jatkomahdollisuuksia. Työ onnistui tavoitteessaan saada aikaan toimiva robottikäsikokonaisuus joka kykenee herättämään huomiota ja liikkumaan niin itsenäisesti kuin osana suurempaa kokonaisuutta. Rakenteelliset ja yksinkertaisuudesta johtuvat ongelmat tiedostetaan ja niistä varoitetaan, jotta työn lukijat voivat välttää vastaavat ongelmat. Jatkokehitystä ajatellen pohditaan käden mahdollisuuksia olla osana kokonaista InMoov-robottia ja käden modulaarisuutta. Lisäksi nostetaan esiin, sekä ohjelmistopuolen skaalautuvuuden, että sen helppokäyttöisyyden ongelmat ja onnistumiset.

The robotics sector is on a constant rise and the trajectory of advancements in the area is staggering. The cost of high-end robotics research is way beyond something that a regular person could hope to do, but fortunately, there are also possibilities for low-end robotics work and research. This is done mainly through freeware and open-source software, and by using cheap parts like 3D-printed shells. This thesis is meant to guide and help students and hobbyists who are interested in researching and implementing their own low-end robotics solutions.

The main focus of this thesis is building an InMoov robot arm, installation of six Dynamixel servomotors into the arm, and fnally making a working client for the hand using Robot Operating System 2-library. The client has been done using Python-programming language, which controls the Dynamixel servomotors, which in turn control the fngers and the wrist of the arm, trying to simulate a human hand as closely as possible. In comparison to the top of the robotics research, the hand is quite rudimentary, but it showcases the possibilities of low-end robotics research done by hobbyists and students.

The end of the thesis goes through how the project succeeded and what could still be improved upon and how the work can be further developed in the future. The project succeeded in its main goal of building a working robotic hand that can attract attention and showcases the area of low-end robotics and its modularity. The problems caused by the part quality and the simplicity of the hand design are touched upon, to raise awareness of these issues. Future development is considered through the modularity of the project and how it could be expanded into a full-fedged InMoov robot torso. The problems and successes in the software scalability and ease of use are also expanded upon.