В состав набора входят три модели манипуляционных роботов: с угловой, плоскопараллельной и Delta-кинематикой.
Образовательный набор предназначен для изучения робототехнических технологий, основ информационных технологий и технологий промышленной автоматизации, а также технологий прототипирования и аддитивного производства.
Комплектующие и устройства, обладающие конструктивной, аппаратной и программной совместимостью друг с другом, представлены в наборе.
1) Комплект конструктивных элементов из металла и пластика для сборки моделей манипуляционных роботов с угловой кинематикой, плоскопараллельной кинематикой, Delta-кинематикой.
2) Интеллектуальный сервомодуль с интегрированной системой управления — 7 шт.
Сервомодуль обладает интегрированной системой управления, обеспечивающей обратную связь или контроль параметров: положение вала, скорость вращения, нагрузка привода, а также обеспечивающей возможность последовательного подключения друг с другом и управления сервомодулями по последовательному полудуплексному асинхронному интерфейсу.
3) Робототехнический контроллер, представляющий собой модульное устройство, включающее в себя одноплатный микрокомпьютер для выполнения сложных вычислительных операций, периферийный контроллер для управления внешними устройствами и плату расширения для подключения внешних устройств. Модули робототехнического контроллера обладают одновременной конструктивной, аппаратной и программной совместимостью друг с другом.
Робототехнический контроллер удовлетворяет следующим техническим характеристикам:
кол-во ядер встроенного микрокомпьютера — 4,
тактовая частота ядра — 1,2 ГГц,
объем ОЗУ — 512 Мб,
наличие интерфейсов — SPI, I2C, 1-wire TTL, UART, PWM,
цифровые — 16 шт и аналоговые порты — 8 шт для подключения внешних устройств,
встроенный микрофон, а также Wi-Fi или Bluetooth для коммуникации со внешними устройствами.
Робототехнический контроллер обеспечивает возможность программирования с помощью средств языков С/С++, Python и свободно распространяемой среды Arduino IDE, а также управления моделями робототехнических систем с помощью среды ROS.
4) Программируемый контроллер — 1 шт. Программируемый контроллер представляет собой вычислительный модуль, обладающим цифровыми портами — 8 шт и аналоговыми портами — 16 шт, интерфейсами UART, I2C,SPI, TTL, а также модулем беспроводной связи типа Bluetooth или WiFi для создания аппаратно-программных решений и «умных/смарт»-устройств для разработки решений «Интернет вещей».
5) Плата расширения программируемого контроллера – 1 шт. Плата расширения обеспечивает возможность подключения универсального вычислительного модуля к сети посредством интерфейса Ethernet. Плата расширения обладает портами ввода-вывода для подключения цифровых и аналоговых устройств – 40 шт, интерфейс SPI и возможностью подключения внешней карты памяти.
6) Модуль технического зрения, представляющий собой устройство на базе вычислительного микроконтроллера и интегрированной камеры, обеспечивающее распознавание простейших изображений на модуле за счет собственных вычислительных возможностей — 1 шт;
Модуль технического зрения обеспечивает возможность коммуникации с аналогичными модулями посредством шины на базе последовательного интерфейса с целью дальнейшей передачи результатов измерений группы модулей на управляющее вычислительное устройство, подключенное к данной шине.
Модуль технического зрения обеспечивает возможность осуществлять настройку модуля технического зрения: настройку экспозиции, баланса белого, цветоразностных составляющих, площади обнаруживаемой области изображения, округлости обнаруживаемой области изображения, положение обнаруживаемых областей относительно друг друга.
Модуль технического зрения обеспечивает возможность настройки на одновременное обнаружение от 10 различных одиночных объектов в секторе обзора, либо от 5 составных объектов, состоящих из более 3 различных графических примитивов.
Модуль технического зрения обладает встроенными интерфейсами – USB, UART, 1-wire TTL, I2C, SPI для коммуникации со внешними подключаемыми устройствами.
7) В состав набора входят цифровые информационно-сенсорные модули, представляющие собой устройства на базе программируемого контроллера и измерительного элемента.
Цифровой модуль обладает встроенным микроконтроллером (тактовая частота — 16 МГц, шина данных – 8 Кбайт), интерфейсами для подключения к внешним устройствам: цифровые и аналоговые порты, 1-wire TTL, разъем RJ-типа.
Цифровой модуль обеспечивает возможность коммуникации с аналогичными модулями посредством шины на базе последовательного интерфейса с целью дальнейшей передачи результатов измерений группы модулей на управляющее вычислительное устройство, подключенное к данной шине.
В состав набора входит: цифровой модуль тактовой кнопки – 3 шт, цифровой модуль светодиода – 3 шт, цифровой модуль концевого прерывателя – 3 шт, цифровой модуль датчика цвета – 1 шт, цифровой модуль RGB светодиода – 1 шт.
8) В состав набора входят элементы для сборки вакуумного захвата: вакуумная присоска – 1 шт, электромагнитный клапан – 1 шт, вакуумный насос – 1 шт.
9) В состав набора входит учебный комплект, включающий в себя учебное пособие, набор библиотек трехмерных элементов для прототипирования моделей манипуляционных роботов, а также программное обеспечение для работы с набором.
Программное обеспечение обеспечивает трехмерную визуализацию модели манипуляционного робота (с угловой, плоскопараллельной и дельта-кинематикой) в процессе работы, обеспечивает построение пространственной траектории движения исполнительного механизма манипуляционного робота, возможность задания последовательности точек для прохождения через них исполнительного механизма манипуляционного робота. Программное обеспечение функционирует, как в отдельности в виде среды моделирования, так и в режиме мониторинга в реальном времени при подключении модели манипулятора посредством робототехнического контроллера. Программное обеспечение обеспечивает возможность построения графиков заданных и текущих обобщенных координат манипуляционного робота, графиков значений скоростей и ускорения, графиков расчетных значений нагрузки. Программное обеспечение позволяет задавать последовательность передвижений манипулятора посредством набора команд в блочно-графическом интерфейсе.
Учебное пособие содержит материалы по разработке трехмерных моделей мобильных роботов, манипуляционных роботов с различными типами кинематики (угловая кинематика, плоско-параллельная кинематика, дельта-кинематика), инструкции по проектированию роботов, инструкции и методики осуществления инженерных расчетов при проектировании (расчеты нагрузки и моментов, расчет мощности приводов, расчет параметров кинематики), инструкции по разработке систем управления и программного обеспечения для управления роботами, инструкции и методики по разработке систем управления с элементами искусственного интеллекта и машинного обучения.
