Ανάπτυξη ρομποτικού Rover τύπου Ackermann, με βάση το Robot Operating System

Abstract

Αντικείμενο αυτής της Διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μετατροπή ενός τροχήλατου οχήματος τύπου monster track, σε αυτοκινούμενο ρομπότ, αξιοποιώντας το Robot Operating System (ROS). Η οδήγηση του οχήματος πραγματοποιείται μέσω δικτύου, από ειδικά σχεδιασμένο γραφικό περιβάλλον. Στο πρώτο κεφάλαιο τίθεται το πλαίσιο της μελέτης και η περιγραφή των επιδιωκόμενων στόχων. Στο δεύτερο κεφάλαιο, ακολουθεί η επεξήγηση της ορολογίας σχετικά με τα ρομπότ, τα τροχήλατα οχήματα και εν γένει σχετικά με την επιστήμη της ρομποτικής. Επιπλέον, διακρίνονται τα συστατικά στοιχεία ενός ρομπότ και εντοπίζονται χαρακτηριστικά, ιστορικά παραδείγματα. Παρατίθενται ακριβείς επεξηγήσεις της διάταξης Ackermann και του ROS, με βασική περιγραφή των αρχών και δυνατοτήτων τους. Παρουσιάζονται ενδεικτικές μελέτες που έχουν επιστρατεύσει τα ίδια μέσα. Το τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζει τα εργαλεία και εξαρτήματα που χρησιμοποιήθηκαν στην κατασκευή, με κύριες οδηγίες ως προς τη χρήση τους. Στο τέταρτο κεφάλαιο βρίσκονται οι περιγραφές των διαδικασιών σχεδίασης, η μεθοδολογία, η ανάπτυξη του ρομπότ, καθώς και επεξηγήσεις σε βασικά σημεία της λειτουργίας του κώδικα, με τα απορρέοντα συμπεράσματα. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις που προέκυψαν, σημειώνονται επιτυχίες, αδυναμίες και πιθανές βελτιώσεις. Συγκεκριμένα, αυτές αφορούν τόσο το προγραμματιστικό όσο και το μηχανολογικό κομμάτι. Τέλος, μελετώνται σχετικές εφαρμογές, κυρίως εκπαιδευτικού χαρακτήρα, και δίνονται παραδείγματα της αξιοποίησης της διάταξης.

The objective of this research work is the transformation of a wheeled monster truck into an Ackermann-driven robot, utilizing Robot Operating System (ROS). Its management will be executed through a wireless network using a specially designed user interface environment. In detail, the first chapter sets the framework of the study and the description of the objectives. In the second chapter, we present the terminology related to robots, wheelers and their categorizations. Moreover, the contribution of robotics to various aspects of everyday life is discussed. In addition, the components of a robot are identified. Thorough explanations of the Ackermann theory and ROS were then sought and basic principles and features were displayed. Similar research and designs presented in the literature are also discussed. The third chapter presents the tools and components used in the construction, with main instructions on their use. In the fourth chapter there are the descriptions of the design processes, the methodology, the development of the robot, as well as explanations in key points of the operation of the code. The conclusions of this study are also given. According to our observations, successes, weaknesses and possible improvements are noted. Finally, relevant applications of our robot are studied, mainly of an educational nature, as examples of future configurations.