Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή και ο έλεγχος μιας ομάδας αυτόνομων και συνεργαζόμενων κινούμενων ρομπότ τα οποία θα είναι σε θέση να δημιουργήσουν ένα σύστημα επικοινωνίας με μεταβλητή εμβέλεια, κάνοντας χρήση των ίδιων των ρομπότ ως αναμεταδότες πληροφορίας. Τα δύο ρομπότ εκκινούν ως ένα και στη συνέχεια αποδεσμεύονται και ακολουθούν μια τροχιά σε σχηματισμό Leader-follower. Για την επίτευξη του στόχου αυτού κατασκευάστηκαν 2 όμοια μη ολονομικά οχήματα (ref μανεσης) με δύο κινητήριους και έναν παθητικό περιστρεφόμενο τροχούς (εικόνα) και υλοποιήθηκε αλγόριθμος μη γραμμικού ελέγχου των κινούμενων οχημάτων. Για την ασύρματη επικοινωνία μεταξύ των κόμβων του ηλεκτρονικού υπολογιστή και των 2 ρομπότ κατασκευάστηκε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα μετάδοσης της πληροφορίας και προγραμματίστηκε για χρήση με το πρωτόκολλο ZigBee Pro. Στο κεφάλαιο 1 παρατίθεται ένα εισαγωγικό κείμενο πάνω στις τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν για την παρούσα διπλωματική εργασία μαζί με μια περιορισμένη βιβλιογραφική ανασκόπηση. Στο κεφάλαιο 2 δίνεται η περιγραφή της πλατφόρμας Lego Mindstorms NXT που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή των κινούμενων ρομπότ. Επίσης περιγράφεται η κατασκευή των ρομπότ, η διαδικασία απόσπασης των δύο μελών της ομάδας και δίνεται το κινοδυναμικό μοντέλο τους. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται αναφορά στην ασύρματη δικτυακή επέκταση της πλατφόρμας Lego Mindstorms NXT. Αναφέρεται ο σχεδιασμός του PCB στο οποίο ενσωματώνεται η πλατφόρμα ασύρματης επικοινωνίας (Jennic 5148), η δικτύωση του PCB για την επικοινωνία του με το Lego μέσω πρωτοκόλλου I2C καθώς και πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της πλατφόρμας ασύρματης επικοινωνίας. Στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται ο έλεγχος των συνεργαζόμενων δικτυωμένων ρομποτικών οχημάτων και δίνονται η περιγραφή του σεναρίου που υλοποιήθηκε, οι νόμοι ελέγχου και τα πειραματικά αποτελέσματα. Στο κεφάλαιο 5 βρίσκονται τα συμπεράσματα από το πείραμα μαζί με προτάσεις για μελλοντικές βελτιώσεις της διάταξης και χρήσης της ως εκπαιδευτικό μέσο για την εξοικείωση των φοιτητών με multi-agent προβλήματα ρομποτικής. Το κεφάλαιο 6 είναι η βιβλιογραφία, ενώ τα παραρτήματα Α και Β περιέχουν τον πηγαίο κώδικα σε C και LabView και τα schematics των PCBs. / Creation of non holonomic moving robots using Lego Mindstorms NXT, control and cooperation of two of those roobots and development of a wireless communication platform for the establishment of robotic networks.

In order to operate safely and naturally in human-centered environments, robots need to respond compliantly to force and contact interactions. While advanced robotic torsos and arms have been built that successfully achieve this, a somewhat neglected research area is the construction of compliant wheeled mobile bases. This thesis describes the mechatronics behind Trikey, a holonomic wheeled mobile base employing torque sensing at each of its three omni wheels so that it can detect and respond gracefully to force interactions. Trikey's mechanical design, kinematic and dynamic models, and control architecture are described, as well as simple experiments demonstrating compliant control. Trikey is designed to support a force-controlled humanoid upper body, and eventually, the two will be controlled together using whole-body control algorithms that utilize the external and internal dynamics of the entire system. / text

The purpose of this project was to construct a holonomic mobile robot driven with omni wheels. That would enable movement in all degrees of freedom. The finished product was a robot platform within a spherical shell body controlled by input commands defining speed and direction from a wireless communication medium. The platform was iteratively designed and constructed with parts made out of laser cut acrylic plastic. By using omni wheels powered by Direct Current (DC) motors, which will be described further, the holonomic drive could be realized as the wheel hubs were placed on the platform with calculated angles. / Syftet med detta projekt var att konstruera en holonomisk robot, vilket kan uppfyllas med hjälp av omnihjul som kan drivas i samtliga riktningar i planet. Den färdiga produkten blev en robot som placerats i en sfärisk kropp som tar in hastighet- och riktningssignaler från en trådlös kommunikationsmodul. Plattformen, som iterativt designades, laserskärdes ur akrylplast. På den placerades omni-hjul drivna av DC-motorer, vilka möjliggjorde den holonomiska rörelsen

Dans ces travaux, nous proposons un système de guidage automatique pour la navigation sûre d'un robot mobile dans un monde ouvert. Le principe est de contrôler la direction et la vitesse du véhicule afin de préserver son intégrité physique et celle de son environnement. Cela se traduit par la généralisation du concept d'obstacle permettant d'estimer l'espace de vitesses admissibles par le véhicule en fonction de la surface de navigation, des capacités du véhicule et de son état. Afin d'atteindre cet objectif, le système doit pour chaque itération : 1) fournir à la tâche de perception une zone sur laquelle elle devra focaliser son attention pour la reconstruction de l'environnement ; 2) générer des trajectoires admissibles par le véhicule ; 3) estimer le profil de vitesse admissible pour chacune d'entre elles ; 4) pour finir, sélectionner la plus optimale par rapport à un critère prédéfini. Des résultats simulés et obtenus sur un démonstrateur réel permettent d'analyser les performances obtenues du système face à des scénarios divers et en démontre la pertinence. / In this work, we propose an automatic guidance system for safe navigation of a mobile robot in an open environment. The principle is to control the direction and the speed oh the vehicle in order to preserve its physical integrity and that of its environment. That results in the generalization of obstacle's concept to estimate the admissible speeds of the vehicle taking into account the surface navigation, the capabilities of the vehicle and its state. To accomplish this objective, th system has to ; 1) provide to the perception task an area on witch it can focus its attention to build the environment, 2) generate acceptable trajectories by th vehicles ; 3) estimate the admissible speed profile for each of them, 4) finally, select the most optimal with respect to a predefined criterion. Simulated and real results show the performance of the system obtained against various scenarios.