Программный прототип · Робототехника и автоматизация

РобоЛинк

Программная коммуникация и телеуправление между человеком и роботом на больших расстояниях

Симуляция надежной связи между оператором-человеком и удаленно расположенным виртуальным роботом.

Бакалавр электроники и компьютерной инженерии Предложение для обсуждения проекта

Изучить предложение→

Оператор-человекИндия

Интернет

Виртуальный роботЛондон

Одна идея · на первом этапе оборудование не требуется

Дружелюбный к новичкам подход к телеуправлению, ориентированный на программное обеспечение01 / 10

01 / ИССЛЕДОВАНИЕ

Постановка задачи

Что, если робот и его оператор находятся на расстоянии тысяч километров друг от друга?

Сценарий удаленного управления

ИндияСторона оператора

ЛондонСторона виртуального робота

Как обеспечить надежную связь, когда сеть нестабильна?

Задержка

Команды могут приходить с задержкой.

Потеря пакетов

Некоторые обновления могут не дойти.

Сбой соединения

Робот может перестать слышать оператора.

?Как сделать дистанционную связь между человеком и роботом более надежной и безопасной в условиях плохой сети?

Линза проекта: сначала поймите коммуникацию02 / 10

02 / КОНТЕКСТ

Существующие технологии

Удаленное управление и телеоперация уже существуют. Наш проект создает понимание, а не хайп.

Общие строительные блокиДОСТУПНО СЕГОДНЯ

Internet / IPWi-Fi · 4G · 5GWebSocketMQTTROS 2 / DDSVideo · Audio

Человек→Сеть→Робот

Наша возможность

Сделайте обучение наглядным.

Мы создадим удобный для начинающих программный прототип, который отслеживает связь и демонстрирует отказоустойчивую реакцию.

Честный охват: предлагаемый студенческий проект, а не промышленный продукт.

Начните с основ · измеряйте · реагируйте безопасно03 / 10

03 / ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Что мы создаем?

RoboLink — это веб-система, имитирующая диалог между оператором-человеком и виртуальным роботом.

Оператор-человекОтправляет команды

Веб-панель управленияУправляет + наблюдает

Сервер связиМаршрутизирует сообщения

Виртуальный роботВозвращает статус

Объем фазы 1

Никаких физических роботов, двигателей, ESP32, Raspberry Pi, датчиков или другого оборудования.

ТОЛЬКО ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

От идеи → к наблюдаемому программному прототипу04 / 10

04 / СБОРКА

Функции нашего проекта

Маленькие, тестируемые функции превращают большой вопрос робототехники в понятный проект первого курса.

Управление виртуальным роботом

Вперед, назад, влево, вправо и стоп.

Связь в реальном времени

Отправка команд и получение ответов.

Статус робота

Положение, имитация заряда батареи и состояние.

Мониторинг сети

Задержка, потеря пакетов и статус соединения.

Имитация отказоустойчивости

Обнаружение сбоя, остановка и переход в безопасный режим.

Одна панель управления · пять наблюдаемых поведений05 / 10

05 / ПРОТОТИП

Веб-панель управления RoboLink

Простая диспетчерская для оператора. Попробуйте элементы управления, чтобы увидеть предлагаемое взаимодействие.

ROBOLINKСТАТУС РОБОТА В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

12:42:08

ОНЛАЙНстабильное соединение

Задержка120 ms

Потеря пакетов0.5 %

Статус роботаАКТИВНО

Батарея82 %

ПозицияX = 25, Y = 40

Качество сигнала

ХОРОШО

УПРАВЛЕНИЕ ВИРТУАЛЬНЫМ РОБОТОМWASD

↑←STOP→↓

Аварийная ОСТАНОВКА

Сообщение оператора«Привет, Робот»

→

Ответ робота«Сообщение получено»

Интерактивный макет · первый разговор о продукте06 / 10

06 / ТЕСТИРОВАНИЕ

Как мы будем тестировать связь?

Мы можем изучать поведение сети без оборудования, изменяя условия в программном обеспечении.

Выберите имитируемое условие

Нормальная сетьНизкая задержка · низкие потери→Высокая задержкаКоманды приходят с опозданием→Потеря пакетовОбновления теряются→ОтключитьОтвет не получен→

Нормальная сеть

Задержка120 ms

Потеря пакетов0.5%

Статус роботаАКТИВНО

Робот работает в штатном режиме.

Эти симуляции позволяют нам изучить, как дистанционно управляемый робот должен реагировать на изменение качества связи.

Протестируйте граничные случаи перед добавлением оборудования07 / 10

07 / ФОКУС

На чем мы фокусируемся?

Отказоустойчивая связь — это идея, которая объединяет все части RoboLink.

Надежность связи

Могут ли команды и информация правильно доходить до виртуального робота?

Мониторинг сети

Можем ли мы обнаружить задержку, потерю пакетов и проблемы с подключением?

Безопасность

Что произойдет, если связь внезапно прервется?

Отказоустойчивая работа

Может ли система автоматически остановить виртуального робота, когда связь становится ненадежной?

ХОРОШЕЕ СОЕДИНЕНИЕНормальная работа

↓

ПЛОХОЕ СОЕДИНЕНИЕПредупреждение

↓

СОЕДИНЕНИЕ ПОТЕРЯНОБезопасный режим → Стоп

БЕЗОПАСНАЯ СВЯЗЬ

В случае сомнений: безопасно остановиться, затем восстановить работу08 / 10

08 / РЕСУРСЫ

Ресурсы и технологии

Легковесный программный стек делает первый этап практичным для нашей команды.

Программное обеспечение

HTML
CSS
JavaScript
Node.js
WebSocket

Разработка

VS Code / online coding
GitHub
Browser DevTools

Онлайн-сервисы

GitHub
Vercel / Netlify
Suitable cloud backend

Проектирование и документация

diagrams.net
Slides / PowerPoint / Canva
GitHub collaboration

✓

Для этапа 1 оборудование не требуется.

Мы изучаем рабочий процесс связи в программном обеспечении перед подключением физических компонентов.

Сохраняйте первую фазу сфокусированной, доступной и тестируемой09 / 10

09 / СЛЕДУЮЩИЙ ШАГ

Ожидаемый результат и перспективы развития

Четкая первая веха: доказать идею коммуникации в безопасной, наблюдаемой программной среде.

Ожидаемый результат

Рабочий программный веб-прототип

RoboLink продемонстрирует коммуникацию между человеком и роботом на больших расстояниях с использованием виртуального робота.

✓ Веб-управление✓ Команды в реальном времени✓ Мониторинг сети✓ Автоматический безопасный режим

Перспективы развития · после прототипа

Физический роботЖивая камераДвусторонняя аудиосвязьРеальные датчики4G / 5GИИ-обнаружение препятствийКибербезопасность

“Наша первая цель — понять и решить проблему коммуникации и надежности с помощью программного моделирования, прежде чем переходить к физической робототехнике.”

Вернуться к началу↺Готовы к обсуждению с нашим наставником и сообществом.

Спасибо · Вопросы и обсуждение10 / 10