2871
Інженер James Bruton показав у ролику «Auto-Driving Ball-Wheeled Omni-Directional Car» повнорозмірну платформу, на якій можна сидіти. Вона вміє рухатися вперед, назад і боком, крутитися на місці та самостійно орієнтуватися в просторі. Керує всім нова плата Arduino Ventuno Q.
Ідея не нова для Bruton: він уже експериментував із кульовими колесами на менших платформах і навіть на велосипедах. Цього разу завдання було амбітнішим. Потрібно було створити машину, яка витримує вагу людини, має повноцінну автономну навігацію й при цьому залишається відносно простою в збірці.
Чому саме кульові колеса
Звичайні омні-колеса мають ролики по периметру. Тут використали інший підхід, який колись запропонували в університеті Осаки. Кожне з чотирьох коліс складається з двох півсфер. Вони активно обертаються навколо однієї осі, а в перпендикулярному напрямку крутяться вільно. Завдяки цьому платформа є голономною: вона може рухатися в будь-якому напрямку незалежно від того, куди дивиться корпус.
Півсфери зібрали з багатошарової фанери та вертикальних ребер. Зверху додали 3D-друковані куполи з гнучкого пластику, а по краю наклеїли зносостійку гумову стрічку. На самому кінці кожної півсфери стоїть невелике додаткове коліщатко. Воно потрібне для того, щоб машина могла вільно перекочуватися навіть тоді, коли вся вага припадає на верхівку кулі.
Чотири такі колеса стоять під кутом 45°. Шасі зібране з жорсткого алюмінієвого профілю 40×40. Конструкція вийшла достатньо міцною, щоб легко нести людину.
Привід, контролер і тестування
Кожне колесо крутить безколекторний мотор ODrive S1 номінальною потужністю 2 кВт, тож разом чотири мотори дають солідний запас тяги. Під час одного з тестів машина все ж зачепила конус, і Bruton жартома зауважив, що «тут шість кіловатів». Ймовірно, він мав на увазі реальне споживання в той момент, а не сумарний номінал.
Головний контролер — Arduino Ventuno Q, і це вже не класична Arduino. Плата має два процесори: потужний Qualcomm Dragonwing для Linux і штучного інтелекту (до 40 TOPS) та окремий STM32 для реального часу. Саме тому на ній без проблем працюють ROS 2 і повний навігаційний стек Nav2.
Для огляду простору встановлено два лідари RPLIDAR S3, які дають 360-градусний огляд. Машина сама будує карту, бачить перешкоди, оновлює costmap і прокладає маршрут. Керувати нею можна й вручну, звичайним джойстиком.
«Це виглядає так, ніби все працює. Але в майстерні місця замало, щоб показати справжні можливості», — каже James Bruton у ролику.
Спочатку автор вручну проїхав трасу з конусів і коробок, щоб зняти карту. Потім просто вказував ціль на екрані, і машина їхала сама. Іноді вона була надто обережною та залишала великий запас. Іноді, навпаки, підрізала кути занадто близько. Одного разу навіть спробувала проїхати прямо через конус. Загалом система працювала: нові перешкоди з’являлися на карті, старі зникали, маршрут перераховувався.
Швидкість невелика, близько пів метра на секунду. Для такої ж швидкості показувала менша тестова платформа на звичайних омні-колесах. Для демонстрації та більшості сценаріїв у приміщенні цього достатньо. Точних даних про вагу всієї машини, час роботи від акумуляторів і собівартість збірки в ролику немає.
Файли проєкту James Bruton викладає на GitHub. Сам ролик варто подивитися не лише заради ефектних кадрів: там добре видно весь шлях від фанерних півсфер до працюючої автономної навігації, з помилками, переробками та моментами, коли потужні мотори раптом нагадують про себе.
Джерело: prostomob.com
