Servisní, zásahový a záchranářský robot Hardy

Strojírny Třinec v současné době intenzivně testují prototyp servisního, zásahového a záchranářského robota HARDY, který byl vyvinut v rámci projektu MPO Tandem FT-TA5/071 „Výzkum a vývoj modulární struktury servisních zásahových a záchranářských robotů“.

Na projektu se podílely Strojírny Třinec a.s., FITE a.s. (Robotsystem s.r.o., Slezský výzkum s.r.o.), a VŠB-TU Ostrava (Katedra robototechniky).

Víceúčelovost a přizpůsobení robota konkrétní aplikaci je řešeno na bázi modularity, s využitím připojovacích interface. Principy modularity lze dále účinně rozvíjet a získávat další konkurenční výhody v oblasti servisní robotiky.

Víceúčelový robot se skládá ze tří hlavních částí:

robustní podvozek, který zajišťuje dokonalou stabilitu
manipulační rameno s vysokou únosností
víceúčelový efektor se třemi stavitelnými chapadly a integrovanou hasicí proudnicí.

Podvozek a pohon

Pásový podvozek má původ v mininakladači Bobcat, převzat byl i původní dieselový motor a hydraulický agregát, který byl rozšířen o další hydraulické pohony ramene a efektoru. K původnímu spalovacímu motoru byl rovněž připojen elektrický alternátor pro výrobu energie pro řídicí elektroniku a pro 400voltové stejnosměrné motory ramene.

Podvozek byl konstrukčně upraven pro uchycení manipulační nadstavby a ostatních systénů a byl rozšířen o další krytování, nárazník (nebo radlici) v přední části a prostory pro umístění prvků řídicího systému.

Manipulačí nadstavba

Manipulačí nadstavba má 5 stupňů volnosti, první 2 klouby mají rotační hydraulické pohony a další 3 klouby mají stejnosměrné elektromotory TGDrives.

Nosnost manipulační nadstavby odpovídá hmotnosti největších vyráběných tlakových lahví a činí 300 kg. Chapadlo se třemi prsty poháněnými hydraulickými válci je možno automaticky přestavovat do dvou poloh – 3 prsty po 120° nebo 2 prsty proti 1. Pro účely přestavení je efektor vybaven motory Maxon.

Vnitřními dutinami ramene je až do efektoru přivedena tlaková voda, která slouží jak k ochlazování vlastního ramene v případě operace robotu ve vysokých teplotách, tak k hašení pomocí trysky umístěné ve středu efektoru (mezi prsty chapadla).

Tryska navíc umožňuje regulovat šířku kužele proudící vody – pro tento účel je efektor vybaven dalším motorem Maxon. Pro ochlazování robotu v blízkosti požáru je podvozek vybaven tryskami pro vytváření vodní mlhy kolem robotu.

Řídící systém robota

Řídicí systém se skládá ze systému umístěného přímo na robotu a ze systému operátorského stanoviště. Operátor má k dispozici kufřík s počítačem a operátorskou aplikací, pomocí které řídí bezdrátově všechny funkce robotu a má vizuální zpětnou vazbu o jeho stavu.

Tato zpětná vazba zahrnuje jak obrazy z kamer (včetně stereovize s 3D viděním pomocí speciálních brýlí) tak data ze senzorů a interaktivní 3D vizualizaci aktuální skutečné polohy ramene a efektoru.

Aplikace operátorského stanoviště je plně grafická, s důrazem kladeným na obraz kamer a pohodlné a přehledné ovládání s využitím bezdrátového pákového ovladače a dotykové obrazovky.

Řídicí systém robotu obsahuje především odolný průmyslový počítač, na kterém běží aplikace provádějící všechny úkony řízení na základě vstupů od operátora (obousměrná komunikace s počítačem operátora probíhá pomocí wi-fi). Páteří systému je sběrnice SynqNet, na kterou je připojena trojice měničů řídicích DC motory ramene a modul Slice I/O pro zajištění analogových a digitálních vstupů a výstupů pro řízení všech pomocných funkcí robotu, komunikaci se senzory a v neposlední řadě řízení proporcionálních ventilů hydraulických motorů ramene a efektoru. Dále systém obsahuje sběrnici CANOpen pro připojení řídicích jednotek EPOS stejnosměrných motorů Maxon v efektoru.

Řízení pojezdu využívá nezávislý bezdrátový komunikační kanál s výrazně vyšším dosahem a prostupností signálu než wi-fi. Pro pojezd byla vyvinuta speciální elektronika, která simuluje pohyby ovládací páky původního podvozku Bobcat a rovněž nahrazuje startovací klíček a další tlačítka ovládaná původně z kokpitu Bobcatu.

Katedra robototechniky VŠB TU OV se na tomto robotu podílela především kompletním navržením a realizací řídicího a senzorického systému. Na konstrukci nadstavby měl velký podíl bývalý Ph.D. student katedry.

Podvozek: