Технически Университет - Габрово

Технически Университет - София

Централна лаборатория по приложна физика към БАН - Пловдив

Институт по роботика - БАН

Софийски университет Св. Климент Охридски

Технически университет - Варна

Институт по електроника - БАН

‹ ›

Лабораторен комплекс: „Роботика и интелигентни системи за автоматизация“

Лаборатория С 5.4. „Роботика и Мехатроника“, ИР, БАН, София

Ръководител на лабораторията:
проф. Таньо Танев

Лабораторията е оборудвана с:

Хуманоидни роботи Пепър (Pepper) и НАО (Nao);
Колаборативен робот PANDA на Franka Emika GmbH;
Набор от мини роботи за обучение - Lynxmotion Servo Erector Set, Lynxmotion AL5D, Arduino Braccio, LEGO комплекти;
Летящи роботи dji Tello и Makerfire Ghost II;
Интелигентни очила за смесена реалност Microsoft HoloLens 2;
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv EPOC+;
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv Insight;
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност OPEN BCI;
Безконтактно устройство за проследяване на погледа Tobii Eye Tracker 4C;
Комбинирано устройство за проследяване на погледа и запис на ЕЕГ;
Дълбочинна камера Kinect и Xbox конзола;
3-D принтери: Objet 30 Prime^TM със софтуер Objet Studio или GrabCAD Print, Flashforge Creator 3 със софтуер Flash Print, Liquid Crystal HR 2 със софтуер Photocentric Studio;
3-D скенер EinScan Pro 2X Handheld Scanner;
Плотер PostScript Printer HP DesignJet Z6 24-in.

Основно предназначение на оборудването

Пепър е мобилен хуманоиден робот с отворен софтуер за програмирането му базиран на език Python или на Андроид. Придвижва се чрез колела, с което се осигурява по-ниска консумация на електроенергия. Има глава, която се задвижва чрез два двигателя с ротации около вертикална и хоризонтална ос. Роботът има две антропоморфни ръце. Всяка ръка се управлява чрез двигатели, осъществяващи движения на звената в областта на рамото, лакътя, китката и пръстите. Има 6 степени на свобода за всяка ръка и има 5 пръста. Височината му е 1м и 20 см. Има високоговорители, микрофони, видео камери, LEDs – осветление, жироскоп, акселерометър, сонари и лазер, сензори за допир. Връзка за комуникация между компютъра и хуманоидния робот е чрез Wi-Fi. Има Таблет, който може да се използва за показване на изображения, видеоклипове и уеб страници. Нао е малък хуманоиден двуног робот с приятно заоблени характеристики, създаден да взаимодейства с хората. Той е снабден със сензори и може да ходи, да танцува, да говори и да разпознава лица и предмети. Използва се в научните изследвания, образованието и здравеопазването по целия свят. НАО е с отворен софтуер за програмирането му на базата на програмен език Python. Придвижва се чрез два крака, има две ръце, главата му се задвижва чрез два двигателя с ротации около вертикална и хоризонтална ос и има 25 степени на свобода. Всяка ръка има 3 пръста и се управлява чрез двигатели, осъществяващи движения на звената в областта на рамото, лакътя, китката и пръстите. Висок е 58 см и тежи 5,6 кг. Има високоговорители, микрофони, видео камери, LEDs – осветление, жироскоп, акселерометър, сонари и сензори за допир. Връзка за комуникация между компютъра и хуманоидния робот е чрез Wi-Fi и USB.
Колаборативен робот PANDA на Franka Emika притежава 7 степени на свобода. Роботът може да се програмира чрез C++, ROS. Panda включва характеристиките на класически индустриален робот с повторяемост на позицията +/- 0.1 mm . Това позволява прецизно, стабилно и бързо изпълнение на производствените процеси. Panda е оборудван със сензори за въртящ момент във всички 7 оси. Изключителната резолюция, точност и повторяемост позволяват на робота динамично да усеща околната среда, дори надвишавайки ефективността на повечето специално създадени сензори за сила. Роботът разполага с регулируеми режими на управление, които компенсират гравитацията и триенето, осигуряващи гладко и елегантно физическо взаимодействие между човека и машината. Усъвършенстваните сензори, алгоритми за управление и вътрешен модел позволяват бърза реакция при нежелани сблъсъци в рамките на милисекунди. Освен това гъвкавите стави, контролирани от въртящия момент, могат да имат податливост или коравина по подобен начин, на който хората свиват или отпускат мускулите си, за да се адаптират към дадена задача или околната среда. Методът на програмиране предлага възможност за разработване на нови приложения с персонализиран интерфейс, потребителски диалози, както и специфични и разширени функционалности.
Набор от мини роботи за обучение, позволяващи, запознаване и обучение с различни видове роботи – ръка на робот, крачещи роботи, колесни роботи. Оборудването служи за изучаване на различни механизми, сензори, двигатели, създаване и тестване на програми и др.
Летящи роботи dji Tello и Makerfire Ghost II: dji Tello предлага ръчно управление, съставяне на мисии чрез блокове и ръчно програмиране на Python и Node.js. Може да избягва препятствия, да разпознава зададен обект, да лети в затворени пространства стабилно чрез оптични сензори, безопасен е - може да се докосва до обекти, съответно при досег с перките веднага се изключва и пада. Ghost II е съвместим с Lego механични компоненти, лесен за изграждане. Управлението може лесно да реализира 3D позициониране. 720P предаване на изображение в реално време, дистанционно управление за мобилен телефон и интерфейс за програмиране. Контролерът може да се свързва чрез сериен порт с Arduino IDE, Scratch, Ardublock.
Интелигентни очила за смесена реалност Microsoft HoloLens 2: Microsoft HoloLens 2 е следващото поколение на холографски компютър, който може да се носи - с интегриран пакет от нови услуги със смесена реалност, готови приложения за бизнеса и сензори с капацитет за възприемане и прогнозиране. HoloLens 2 съчетава устройство с приложения и решения, които помагат на хората да учат, да общуват и да си сътрудничат по-ефективно. Това е върхова технология в хардуерния дизайн, изкуствен интелект (AI) и смесена реалност.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv EPOC+: Портативно безжично устройство за улавяне и обработване на биоелектрическата активност от мозъка с 14 ЕЕГ сензори, разположени по системата за електроди 10/20 както следва: AF3, F7, F3, FC5, T7, P7, O1, O2, P8, T8, FC6, F4, F8, AF4. Свързва се безжично с лаптоп чрез Bluetooth и със собствен USB приемник на 2.4GHz. Има възможност да се променят настройките на устройството, както за честотата на семплиране (брой предавани записи в секунда), така и разделителната способност: 14 или 16 бита. Честотната му лента е с пропускателна способност: 0.16 - 43Hz. Има цифрови филтри при 50Hz и 60Hz и вграден цифров Sinc филтър. В допълнение има шест осеви инерционни сензори и 3 осев магнитометър от типа ICM-20948. Честотата му на семплиране се конфигурира от потребителя: 0/32/64/128 Hz и е с разделителна способност 16 бита. Свързва се с различни платформи: Windows 10; iOS: 9 или по-висока; Android: 6+. Има вътрешна литиево-полимерна батерия 640mAh. Има развойна среда за програмиране и вградена технология за разпознаване на изражение на лицето, когнитивни и емоционални състояния, като вълнение ангажираност, релаксация, интерес, стрес, фокус. Софтуерът може да предоставя суровите ЕЕГ данни в амплитудната онбласт (в µV) за всеки един от 14те канала, както и в честотната област.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv Insight: Портативно и неинвазивно безжично устройство за улавяне и обработване на биоелектрическата активност от мозъка с 5 ЕЕГ сензори, разположени по системата за електроди 10/20 както следва: AF3, AF4, T7, T8, Pz. Свързва се безжично с лаптоп чрез Bluetooth със собствен USB приемник. Има възможност да се променят настройките на устройството за честотата на семплиране (брой предавани записи в секунда), а разделителната му способност е 14 бита. Честотата му на семплиране може да се конфигурира от потребителя: 0/32/64/128 Hz. Честотната лента има пропускателна способност 0.5 - 43Hz, цифровите му филтри са 50Hz и 60Hz, и има вграден цифров Sinc филтър. В допълнение Emotiv Insight има шест осеви инерционни сензори и 3 осев магнитометър от типа LSM9DS0. Emotiv Insight може да се свързва с платформа Windows: 7, 10; с iOS: 9 или по-висока; с Android: 6+. Има развойна среда за програмиране и вградена технология за разпознаване на изражение на лицето, когнитивни и емоционални състояния, като вълнение, ангажираност, релаксация, интерес, стрес, фокус. Софтуерът предоставя суровите ЕЕГ данни в амплитудната облат (в µV) за всеки един канал, както и в честотната област.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност OPEN BCI: OPEN BCI е пакет от био сензори, технология и развойна среда с отворен код за обработка на данните с цел разработване на Биосензорен - Компютърен Интерфейс (БКИ). Чрез OPEN BCI може да се създаде гъвкава и модулна изследователска платформа за всеобхватни биосензивни изследвания от получените ЕЕГ/ЕМГ/ЕКГ данни. Има сухи и златни мокри електроди, EEG каска и лента за глава. Има сензори за биоелектрическа мозъчна активност (ЕЕГ), мускулна активност (EMG) и сърдечна дейност (ЕКГ), както и съответните различни протокола за придобиване на данни от трите типа сензори. Платката на OPEN BCI е Cyton Biosensing Board, която може да поддържа най-малко 8 ЕЕГ сензора и е съвместима с Arduino и поне с 32-битов процесор. Има отворен софтуер за обработка на суровите био сензорни данни, който е инсталиран в платката. Времевата резолюция на данните получени от устройството е 250 Hz. ЕЕГ каската има отвори за 8 до 16-сензора и е с отворен код за 3D печат с цел 3D принтиране и сглобяване. Има възможност за принтиране на малка, средна и голяма каска. Има 10 неинвазивни златни електроди, които са във вид на лентов кабел и могат да се използват чрез „платката“ за изследване на мозъчната активност. Има два броя EMG / ECG лентови кабели за електроди, които могат да се използват с „платката“ за свързване към различни електроди за еднократна употреба, електроди за многократна употреба и електроди на ЕКГ. Чрез EMG електродите (сензорите за активността на мускулите) се измерва филтрираната и електрическа активност на мускула и напрежението в зависимост от количеството на активността в избрания мускул. Има импулсен сензор ЕКГ (монитор за сърдечна честота) чрез който може да се записва сърдечната честота и промяната на сърдечната честота. Данните от електродите се регистрират, предават и обработват в „платката“ и софтуера. Има визуален графичен интерфейс, показан във видеото.
Безконтактно устройство за проследяване на погледа Tobii Eye Tracker 4C: Безконтактно устройство за проследяване на погледа, базирано на вграден инфрачервен оптичен сензор и съответният SDK. Tobii Eye Tracker 4C излъчва близка инфрачервена светлина, което му позволява да работи изключително добре при различни светлинни условия. Устройството използва биометричен скенер за разпознаване на лица вместо парола за подобрена сигурност на достъпа до компютъра или лаптопа.
Комбинирано устройство за проследяване на погледа и запис на ЕЕГ: Pupil Labs Core е платформа, която се състои от носим комплект за проследяване на очите и софтуерен пакет с отворен код, който позволява адаптиране на хардуера и софтуера на Pipil Core към нови области и прототипи за научно изследване. Платформата е съчетана с портативно ЕЕГ устройство. Електроенцефалографиите от експертен клас Mitsar-EEG-202 са предназначени както за клинична употреба, така и за научни изследвания.
Дълбочинна камера Kinect и Xbox конзола: Kinect е сензор за движение за конзола Xbox . Устройството предоставя естествен потребителски интерфейс (NUI), който позволява на потребителите да взаимодействат интуитивно и без посредническо устройство, като контролер. Чрез Kinect може да се разпознават лица и да се осъществява гласово разпознаване. Камера за дълбочина, която „вижда“ в 3-D пространство, създава скелетно изображение на човек и сензор за движение открива движенията им. Софтуерът за разпознаване на реч позволява на системата да разбира гласови команди, а разпознаването на жестове позволява проследяване на движенията на човека.
3-D принтери: Създаване на триизмерни твърди обекти.
3-D скенер EinScan Pro 2X Handheld Scanner: Преносим 3D скенер за обекти с малки до средни размери и идеален за висококачествено 3D моделиране. Точността на единично сканиране при фиксирано сканиране без режим на въртяща маса е до 0,04 мм. Когато се използват маркери, обемната точност при ръчни режими на сканиране е до 0,05 mm + 0,3 mm / m.
Плотер HP DesignJet Z6 24-in: Този плотер е широкоформатна машина, проектирана да произвежда отпечатъци с висока разделителна способност и да обработва дори най-сложните файлове. Предназначен за отпечатване на графични и технически изображения.

В лабораторията ще се реализират следните научно-приложни изследвания:

Хуманоидни роботи Пепър и НАО: Основните научно-приложни изследвания, които ще бъдат извършени, са в търговията на дребно, управление на робот чрез Мозъчно-Машинен Интерфейс (ММИ) и разработване на педагогически сценарии в специалното образование.
Колаборативен робот PANDA: изследване и разработване на колаборативни операции с приложение на робота, изследване и разработване на машинно зрение при управление на робота, разработване на нови приложения с персонализирани интерфейси, изследване на алгоритми за управление, симулация и управление във виртуална, смесена и реална среда.
Набор от мини роботи за обучение: Изследване на кинематика и работно пространство на различни роботи, изследване и разработване на алгоритми за управление.
Летящи роботи dji Tello и Makerfire Ghost II: dji Tello: програмиране на траектории и мисии, изследване на алгоритми за управление.
Интелигентни очила за смесена реалност Microsoft HoloLens 2: Планиране на физическо пространство чрез използване на холограми, управление на роботи чрез смесена реалност.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv EPOC+: Основните научно-приложни изследвания, които ще бъдат извършени са за разработване на Мозъчно-Машинен Интерфейс (ММИ) и/или интегриране на ММИ с хуманоидни и нехуманоидни роботи.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv Insight: Основните научно-приложни изследвания, които ще бъдат извършени са за разработване на Мозъчно-Машинен Интерфейс (ММИ) и/или интегриране на ММИ с хуманоидни и нехуманоидни роботи.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност OPEN BCI: Основните научно-приложни изследвания, които ще бъдат извършени са за разработване на Мозъчно-Машинен Интерфейс (ММИ) и/или интегриране на ММИ в Интернет на Нещата.
Безконтактно устройство за проследяване на погледа Tobii Eye Tracker 4C: Разработване на игри с поглед за хора с ограничени възможности за използване на мишка и клавиатура. Основните научно-приложни изследвания, които ще бъдат извършени, са използване на този тип безконтактна оптична технология в специалното образование.
Комбинирано устройство за проследяване на погледа и запис на ЕЕГ: Разработване и изследване на подходи за комбиниран и синхронизиран запис на окуломоторни и ЕЕГ данни за целите на педагогическата рехабилитация. Проучване на възможностите и събиране на данни за оценка на вниманието чрез проследяване на погледа (с/без ЕЕГ запис) при взаимодействие човек-робот в социалната и педагогическа роботика.
Дълбочинна камера Kinect и Xbox конзола: Изследване на движение, на отделни стави, движение на човешка глава. Управление на робот чрез разпознаване на движение и жестове. Създаване на 3-D обекти за виртуална, добавена и смесена реалност.
3-D принтери: Изследвания на материали с различни свойства и на работни режими на 3-D принтерите за определяне на тези, които са подходящи за прототипиране на роботи. Изследване на 3-D принтирани образци на директно сглобени ротационни възли за избор на тези, които са подходящи за стави на звена при създаване на прототипи на роботи.
3-D скенер EinScan Pro 2X Handheld Scanner: Изследване и създаване на 3D модели на детайли. Създаване на 3D модели за виртуална и смесена реалност. 3D моделиране за персонализиран продукт.
Плотер HP DesignJet Z6 24-in: Отпечатване на графични и технически изображения.

Основните приложения на закупеното оборудване са следните:

Хуманоидни роботи Пепър и НАО: Пепър има възможност за приложение в търговията на дребно като асистент-консултант, във финансовата сфера за ускоряване на финансовите операции, в електронната администрация за цифровизиране на обществените услуги, в електронното здравеопазване за създаване и достъп до цифровия паспорт на пациента, в туризма като рецепционист и асистент, в масовото образование като посредник за атрактивно предоставяне на учебния материал, а в специалното образование като асистент подпомагащ сериозни игри или други рехабилитационни и педагогически сценарии. НАО има възможност за приложение в търговията на дребно като асистент-консултант, в специалното образование като асистент подпомагащ сериозни игри или други рехабилитационни и педагогически сценарии, както и за обучение чрез имитация на деца със специфични потребности, в масовото образование като посредник за атрактивно предоставяне на учебния материал.
Колаборативен робот PANDA: може да се използва за автоматизация на широк кръг процеси от индустрията, както и да се използва за колаборативни операции с други машини или хора - машиностроене, лека промишленост, автомобилна индустрия и др. Посреща предизвикателствата на Industry 4.0;
Набор от мини роботи за обучение: за обучение;
Летящи роботи dji Tello и Makerfire Ghost II: dji Tello: за обучение;
Интелигентни очила за смесена реалност Microsoft HoloLens 2: Безопастно взаимодействие на професионалисти от бизнеса в професионална 3D среда. Получаване на нови идеи и виждания, като например модели за поддръжка на оборудване и за прогнозиране на 3D активи. Проектиране на холограми на възли и машини. Приложение в контекста на Industry 4.0.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv EPOC+: Приложни невронауки. Има възможност за разработване на EEГ неврофийдбек. С ЕЕГ „неврофийдбек тренинги“ могат да се тренират конкретни състояния на мозъка, които подобряват работоспособността, концентрацията и вниманието при извършване на различни задачи от човека. В резултат се съкращава времето за реакция, взимането на бързи и оптимални решения, разрешаването на емоционални конфликти, както и бързо разтоварване на стреса след емоционално или умствено натоварване.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv Insight: Приложни невронауки. Има възможност за разработване на EEГ неврофийдбек. С ЕЕГ „неврофийдбек тренинги“ могат да се тренират конкретни състояния на мозъка, които подобряват работоспособността, концентрацията и вниманието при извършване на различни задачи от човека. В резултат се съкращава времето за реакция, взимането на бързи и оптимални решения, разрешаването на емоционални конфликти, както и бързо разтоварване на стреса след емоционално или умствено натоварване.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност OPEN BCI: Разработване на Мозъчно-Машинен Интерфейс (ММИ) или Биосензорен - Компютърен Интерфейс (БКИ). Има възможност за разработване на приложения за електромиография (отчитане на активност на мускулите от електрическа активност на мускула и напрежението в зависимост от количеството на активността в избрания мускул). Данните от електродите се регистрират, предават и обработват в „платката“ и софтуера. Има възможност за разработване на приложения за мониторинг за сърдечна честота) чрез който може да се записва сърдечната честота и промяната на сърдечната честота.
Безконтактно устройство за проследяване на погледа Tobii Eye Tracker 4C: Приложението е за създаване на игри /забавления/, педагогически сценарии /обучение/ и комуникация с поглед в педагогическата рехабилитация.
Комбинирано устройство за проследяване на погледа и запис на ЕЕГ: Реализиране на социално-асистивни, образователни, роботизирани и други приложения, базирани на синхронизирани изследвания на окуломоторно поведение и ЕЕГ активация.
Дълбочинна камера Kinect и Xbox конзола: Разпознаването на жестове, проследяване на движенията на човека, запис и последващо анализиране. Управление на робот чрез жестове. Технологията е приложена към приложения в реалния свят, толкова разнообразни като цифрови надписи, виртуално пазаруване, образование, предоставяне на телездравни услуги и други области на ИТ в здравеопазването.
3-D принтери: Прототипиране на роботи.
3-D скенер EinScan Pro 2X Handheld Scanner: В индустрията – за създаване на персонализиран продукт. В областта на изкуство и културно наследство, здравеопазване, научни изследвания и образование (виртуални изображения).
Плотер HP DesignJet Z6 24-in: В рекламната индустрия, проектантски организации, картографиране. Създаване на висококачествени технически и графични приложения с устойчивост на вода/ избледняване.

Възможност за обучение на студенти и докторанти

Хуманоидни роботи Пепър и НАО: Технологията е много подходяща за обучение на студенти и докторанти в специалностите роботика, кинематика, информатика, комуникационни технологии, системи за управление, маркетинг, обща и специална педагогика и психология;
Колаборативен робот PANDA: подходящ за обучение на докторанти, пост-докторанти, специалисти от промишлеността и други бизнес организации;
Набор от мини роботи за обучение: подходящи за обучение на студенти в специалностите роботика, кинематика и динамика на роботи, информатика, системи за управление;
Летящи роботи dji Tello и Makerfire Ghost II: подходящи за обучение на студенти от магистърска степен и докторанти;
Интелигентни очила за смесена реалност Microsoft HoloLens 2: Технологията е много подходяща за обучение на студенти и докторанти;
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv EPOC+: Технологията е много подходяща за обучение на студенти и докторанти в специалностите приложни невронауки, невророботика, информатика, комуникационни технологии, обща и специална педагогика и психология.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност Emotiv Insight: Технологията е много подходяща за обучение на студенти и докторанти в специалностите приложни невронауки, невророботика, информатика, комуникационни технологии, обща и специална педагогика и психология.
Сензорно устройство за контакт с мозъчната дейност OPEN BCI: Технологията е много подходяща за обучение на студенти и докторанти в специалностите невророботика, информатика, комуникационни технологии, приложни биосензорни науки, обща и специална педагогика и психология.
Безконтактно устройство за проследяване на погледа Tobii Eye Tracker 4C: Технологията е много подходяща за обучение на студенти и докторанти в специалностите информатика, комуникационни технологии, системи за управление, обща и специална педагогика и психология;
Комбинирано устройство за проследяване на погледа и запис на ЕЕГ: Технологията е много подходяща за обучение на студенти и докторанти в специалностите информатика, комуникационни технологии, системи за управление, физиология, медицина, обща и специална педагогика и психология.
Дълбочинна камера Kinect и Xbox конзола: Технологията е подходяща за обучение на студенти и докторанти.
3-D принтери: Оборудването дава възможност за обучение на студенти и докторанти.
3-D скенер EinScan Pro 2X Handheld Scanner: Подходящо за обучение на студенти и докторанти.
Плотер HP DesignJet Z6 24-in: