A secure and conflict free control platform for Care-O-Bot 4

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Pieters, Roel
dc.contributor.author Seppälä, Mikko
dc.date.accessioned 2018-06-29T08:39:41Z
dc.date.available 2018-06-29T08:39:41Z
dc.date.issued 2018-06-18
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/32367
dc.description.abstract This thesis presents an implementation on how resources can be allocated in robotic applications. The implemented system provides access control for movement commands on robots utilizing the Robot Operating System (ROS) as the control framework. The system ensures that unintentional movements cannot be executed by unauthorized motion controllers. Each controller is isolated from the hardware interface. This is enforced by a firewall monitoring internode ROS connections. The system also provides control over the robot movement independent from the controllers by stopping or slowing down the movements on the robot. This includes configurable velocity and acceleration limits for the commands relayed to the robot hardware. The independent control enables the system to handle faults by constructing separate, reusable fault monitors, which can stop the movement on the robot. The developed middleware was configured for Care-O-bot 4 personal servant robot. Example controllers and use cases were constructed to test and demonstrate the capabilities of the system. A simulated robot was used to test hazardous examples, such as extended robot arms colliding with walls during navigation. This was resolved by constructing a fault monitor, which stopped the robot if arms were close to a collision. The fault was resolved by folding the arms. The test was successful as the default ROS navigation node was in control of the robot base movement, but the system modified the relayed velocities and the arms did not collide with the walls. The middleware was proved on the real robot and the differences between the simulated and real robots were insignificant for normal operation. The system delivered the designed functionality. en
dc.description.abstract Tässä diplomityössä toteutetaan ja testataan robotin turvallisuutta parantava järjestelmä. Toteutettu järjestelmä on tarkoitettu ROS ohjelmistolla toteutettuihin robotteihin ja erottaa liikkeitä komentavan ohjelmiston ja robotin toimilaitteita ohjaavat ajurit toisistaan. Se antaa vain yhden ohjelmiston kerrallaan komentaa toimilaitetta ja täten varmistaa ettei epätoivottuja liikkeitä muilta ohjaimilta voida suorittaa samanaikaisesti. Tämän varmistetaan ROS-komponenttien välisten kommunikoinnin lukitsemisella käyttäen palomuuria. Järjestelmä myös tarjoaa mahdollisuuden muokata liikekomentoja ennen niiden toteutusta ja konfiguroitavissa olevat nopeus- ja kiihtyvyysrajoitukset suojelevat käyttäjiä ja ympäristöä mahdollisilta vaaratilanteilta. Tämä myös mahdollistaa ohjaimista riippumattomat pysäytys- ja hidastustilat, joita voidaan käyttää robottiin kohdistuvien vikatilanteiden hallintaan. Näitä voidaan hyödyntää esimerkiksi käyttämällä erillisiä vika- ja vaaratilanteita tunnistavia komponentteja robotin toiminnan ohjaamiseen. Kehitetty ohjelmisto konfiguroidaan Care-O-bot 4 palvelurobotille ja sen toimintaa testataan ja demonstroidaan rakentamalla yksinkertaisia kontrollereita ja esimerkkitapauksia. Vaarallisten tilanteiden testaamiseen käytetään simulaatioympäristöä, kuten tapausta jossa robotin kädet on ojennettu sivuille ja ne osuvat navigointiympäristön seinäelementteihin. Rakennettu tarkkailija estää käsien tormäämisen pysäyttämällä robotin. Navigoinnin jatkamiseksi käsi komennetaan robotin rungon lähelle ja robotin annetaan jälleen liikkua. Robotti pysäytettiin ja käden mahdollinen törmäys estettiin, vaikka navigointikomponentti komensi robottia liikkumaan koko toimenpiteen ajan. Järjestelmä todettiin toimivaksi ja se pystyy suojelemaan robottia, ympäristöä ja robotin kanssa työskenteleviä henkilöitä oikein käytettynä. fi
dc.format.extent 77+7
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title A secure and conflict free control platform for Care-O-Bot 4 en
dc.title Turvallinen ja konfliktivapaa kehitysalusta Care-O-bot 4 robotille fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword ROS en
dc.subject.keyword service robotics en
dc.subject.keyword access control en
dc.subject.keyword automation en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201806293777
dc.programme.major Control, Robotics and Autonomous Systems fi
dc.programme.mcode ELEC3025 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Kyrki, Ville
dc.programme AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013) fi
dc.location P1 fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess yes


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account