• Rural Digital Europe
• 2013-2022close
• Publications close
• Thesis close
• Estonian close

Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks on uurida võimalust luua targa kodu süsteemi lahendus, mis ei sõltu olemasolevast infrastruktuurist. Töö käigus koostatakse operatsioonisüsteemi Android rakendus, kasutaja arvutis jooksev keskserver programmeerimiskeeles Python ja disainitakse ning luuakse rulookardinat keriv seade, mida rakendusest seejärel juhtida saab. Töös kirjeldatakse komponentide valiku põhimõtteid, tuuakse välja nende eelised ja puudused valitud ning alternatiivsete võimalike lahenduste vahel.

Aldebaran Roboticsi arendatud NAO humanoidrobotit kasutatakse jalgpallurina RoboCup võistlusel Standard Platform League, kus kõik robotid on sama riistvaraga ja erinevad ainult tarkvara poolest. RoboCup võistluse eesmärk on populariseerida robootikat ja intellektitehnikat. Käesoleva bakalaureusetöö eesmärk oli arendada välja RoboCup SPL 2014. aastal toimuva võistluse nõuetele vastav jalgpallitarkvara käitumisloogika, mis põhineb Texase Ülikooli võistkonna UT Austin Villa 2012. aastal avalikustatud koodil. Töö käigus uuriti Austin Villa koodi ja teiste meeskondade lahendusi, sooritati testid roboti vastupidavuse ja objektituvastuse piiride teada saamiseks ning loodi 2014. aasta võistluse reeglitele vastav käitumisstrateegia, mida on robotitel kasulik kasutada siis, kui robotitevaheline ühendus on katkenud. Loodud strateegias on robotid jagatud tsoonidesse ning kui pall on roboti tsoonis, siis lüüakse see vastase värava suunas. Kui pall ei ole mängija tsoonis, siis liigub ta vastavalt palli asukohale kindlaks määratud staatilistesse punktidesse väljakul. Töö valmis koostöös Philosopheri meeskonnaga, kes osaleb juulis 2014 Brasiilias toimuval RoboCup võistlusel. Vastavalt võistkonna eesmärkidele propageeriti robootikat Eestis ning sooritati demonstratsioone Robotexil 2013, FIRST® LEGO® League Eesti ja Läti poolfinaalis 2013 ja RoboMiku Lahingus 2014. Töö lõpus pakuti välja lahenduse idee, kuidas loodud individuaalstrateegiat muuta meeskondlikuks strateegiaks.

Robots enable us to operate in hazardous or otherwise unvisitable environments such as mines, fires and radioactive environments. TeMoto, which is built upon the Robotics Operating System (ROS), makes it easier to develop scalable, manageable and reliable software for robotics systems. TeMoto needs functionalities to represent the environment in order to support development of robot systems that are aware of their surroundings. The aim of this work is to plan and design a framework for working with environment models, enable robots to synchronize the environment data, create an environment model to match the framework and test the system in a real world scenario. This was achieved by implementing data structures representing objects and rooms/spaces in the, designing an abstract interface to work with the data structures and implementing the interface to create a corresponding environment model. The work resulted in a functional system and infrastructure, which allows sharing semantic and topological data between robots, which was demonstrated in a trash collecting mission featuring a heterogeneous multi-robot system. The implemented framework lays a foundation for use of environment models in TeMoto, which allows designing robot systems that interact with the world in a meaningful way. Eesti keeles: Robotid võimaldavad töötada eluohtlikes keskkondades või muul moel ligipääsmatutel aladel nagu näiteks kaevandustes, tulekahjude kustutamisel ja radioaktiivsetes keskkondades. Hõlbustamaks inimene-robot ja robot-robot koostöösüsteemide tarkvaraarendust on loodud robotite operatsioonisüsteemil (ROS) põhinev tarkvararaamistik TeMoto. TeMotol on vaja keskkonna esitamise funktsionaalsusi, et oleks võimalik arendada robotisüsteeme, mis on keskkonnast teadlikud. Töö eesmärgiks oli kavandada ja luua TeMoto arhitektuuris raamistik keskkonnamudelitega töötamiseks, luua funktsionaalsus keskkonnamudelite sünkroniseerimiseks TeMoto instantside vahel, pakkuda keskkonnamudel ja testida süsteemi reaalses stsenaariumis. Töö tulemusena valmis terviklik süsteem ja infrastruktuur, millega saab edukalt jagada semantilist ja topoloogilist informatsiooni mitme roboti vahel ja seda demonstreeriti heterogeense mitme roboti süsteemiga läbi viidud otsingumissiooni näitel. Implementeeritud TeMoto keskkonnamudeli raamistik paneb aluse keskkonnamudelite kasutusele TeMoto arhitektuuris, mis võimaldab TeMoto abil arendada keskkonnaga mõtestatult tegutsevaid robotsüsteeme.

Arbuskulaar-mükoriissed (AM) seened aitavad taimedel mullast toitaineid omastada, pakuvad kaitset stressi vastu ning parandavad mulla struktuuri. Tavapõllumajanduse praktikad mõjuvad AM seenekooslustele negatiivselt. AM seeni sisaldavaid inokulaate kasutades soovitakse inokulatsiooniga taimede kasvu ja saagist parandada, kuid inokulaate uurinud tööd on leidnud nende efektiivsuse kohta vastakaid tulemusi. Oma magistritöös uurin potikatses 11 tööstusliku inokulaadi võimet taimejuuri koloniseerida, neis sisalduvate AM seente ja muude mikroorganismide mõju taime biomassile ning tootekirjelduses olevate AM seeneliikide vastavust tegelikule koostisele. Leidsin, et vaid kaks inokulaati tekitasid taimedel juurte kolonisatsiooni ning inokulaatides olevate AM seened ja muud mikroorganismid ei omanud olulist positiivset mõju taimede biomassidele. Inokulaate sekveneerides tuli välja, et tootekirjelduses olevad AM seene liigid ei vasta suures osas neist leitud liikidele ning mitmes tootes oli AM seeni väga vähe või puudusid nad sootuks. Seega tuleks AM seeni sisaldavate inokulaatide tulemuslikuks rakendamiseks pöörata senisest suuremat tähelepanu inokulaatide kvaliteedikontrollile.

Eesti keeles: Robootika kiire areng toob kaasa vajaduse tarkadeks robotiteks. Veel ei ole loodud lahendust, mis oleks sama kohanemisvõimeline kui inimene. Seepärast on praegune parim lahendus luua vahendid inimeste ning robotite koostööks. Paraku ei kasutata potentsiaali piisavalt ära ning paljud robotite juhtimissüsteemid on kohmakad ning ebamugavad. See motiveerib looma süsteemi, mida oleks kerge ja mugav juhtida. Lõputöö keskendub teiste sarnaste lahenduste ning vajalike töövahendite tutvustamisele. Peamiseks nõudeks on manipulaatori vaba liikumine. Selle tulemusena valmis kaugjuhtimise lahendus, kus robotmanipulaator liigub vastavalt käte liikumiskiirusele ning pöördenurgale. In English: The rapid development of robotics raises the need for smart robots. There are no solutions yet that are as adaptable as a human beings. Thus, the current best solution is to create solutions for collaborations of humans and robots. Unfortunately a lot of potential is wasted, making controlling systems awkward and aggravating. It gives motivation to create a system that is easy and comfortable to maneuver. The bachelor’s thesis focuses on other similar solutions and gives an overview about used tools and modules. The main requirement is free movement of a manipulator. As the result, the teleoperation solution is made, where the robot manipulator moves according to the speed of movement of the hands and follows the angle of rotation.

Eesti keeles: Mobiilne robot KUKA youBot on oma funktsionaalsuselt päevakajaline nii teaduse kui õppetöö eesmärkidel, sest tegu on omniliikuva mobiilse manipulaatoriga. Ent roboti pardaarvuti (Intel Atom D510 Dual Core 1.66 GHz, 2 GB DDR2 RAM) on vananenud ja tootja poolt toetatud tarkvara (ROS Indigo ja Ubuntu 14.04) aegunud. Seetõttu oleks vajalik robot ajakohastada nii, et seda saaks kasutada kaasaegsetes lahendustes. Roboti ajakohastamiseks asendati KUKA youBoti pardaarvuti Intel NUCiga (Intel Core i5-4250U, 4 GB DDR3 RAM) ja paigaldati ROS Kinetic ning Ubuntu 16.04. Riistvara ja tarkvara uuendamise tulemusena tõusis KUKA youBoti pardaarvuti jõudlus. Suurim muutus toimus manipulaatori liigutusplaneerimisele kulunud ajas, mis vähenes enam kui 100 korda. In English: Mobile robot KUKA youBot is functionally relevant in research and education purposes because it is a omnidirectional mobile manipulator. But the robot’s onboard computer (Intel Atom D510 Dual Core 1.66 GHz, 2 GB DDR2 RAM) and the software the manufacturer supports (ROS Indigo and Ubuntu 16.04) are out of date. For that reason the robot needs to be brought up to date so it could be used in modern solutions. To bring the robot up to date, KUKA youBot’s onboard computer was replaced with Intel NUC (Intel Core i5-4250U, 4 GB DDR3 RAM) and ROS Kinetic and Ubuntu 16.04 were installed. As a result of upgrading The hardware and software, KUKA youBot’s performance increased. The biggest change could be seen in the manipulator’s movement planning time, where it decreased more than a 100 times.

Järjest laienev robotite kasutusvaldkond nõuab inimeste ja robotite vahel üha tihedamat koostööd, mida kirjeldatakse koondterminiga inimese ja roboti suhtlus (ingl „Human-Robot Interaction“). Seetõttu on vajalik arendada töökindlaid meetodeid inimeste tuvastamiseks ning luua intuitiivseid kasutajaliideseid robotite kergeks juhtimiseks. Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks on luua draiver, mis võimaldaks kasutada käte jälgimise seadet Leap Motion kontroller (LM-kontroller) robootika arendusplatvormil ROS (Robot Operating System). Kuigi arendusplatvormile ROS eksisteerib juba LM-kontrollerile draiver, siis selle funktsionaalsus ja dokumentatsioon on puudulikud ning alates 2014. aastast pole seda arendatud, sest koodihoidlal puudub aktiivne haldaja. Bakalaureusetöö raames valminud LM-kontrolleri draiveripaketi eesmärgiks on laiendada olemasoleva paketi võimalusi, tõsta seadme kasutajamugavust nii kasutajatele kui ka arendajatele ning koostada terviklik dokumentatsioon (paigaldusjuhendid ja lähtekoodi kommentaarid).

Kasvuhooned nõuavad tihti palju hoolt ning järelvalvet. Inimeste töö lihtsustamiseks saab tavasuuruses kasvuhoone haldamise usaldada tehnikale. Selle bakalaureusetöö eesmärgiks on luua võimalus taimede kasvatamiseks ning hooldamiseks mobiilse rakenduse abil kodust eemal. Töös antakse ülevaade sarnastest projektidest, projekti puudustest, eelistest ning projekti ärilistest võimalustest praegusel turul. Töö tulemusel disainiti ja valmistati prototüüp rakenduse abil juhitavast kasvuhoonest.

2017. aastast on Tartu Ülikooli tehnoloogiainstituudis arendusel avatud robotiplatvorm nimega Robotont. Robotondi eesmärgiks on leida kasutust nii teadus- kui ka haridusvaldkonnas. 2017. aastal valmis Robotondile tarkvaraline lahendus, mis andis platvormile ühilduvuse ROSi raamistikuga ja liikumis- ja juhtimisvõimekuse. Käesoleva bakalaureusetöö eesmärk on parandada Robotont platvormi põhivara, lisada Robotont draiverile odomeetria arvutamine ja universaalne omniliikumine.

Aju-arvuti liides (AAL) loob võimaluse inimeste või seadmetega suhtlemiseks kasutades selleks ainuüksi ajutegevust. AALid on eestkätt mõeldud kasutamiseks meditsiinis, kuna võimaldavad puuetega isikutel seadmeid kontrollida, paremini suhelda või enda eest hoolitseda. Olemasolevate AAL süsteemide probleemideks on madal infoedastuskiirus ning keerulised seadmed, mille kasutamisega ei pruugi inimene üksi hakkama saada. Käesoleva töö eesmärgiks oli luua liikumispuudega inimeste abistamiseks lihtsasti kasutatav, soodne ja modulaarne EEG-põhine AAL prototüüp. Valmis visuaalselt esilekutsutud potentsiaalidel (Steady-State Visually Evoked Potential ehk SSVEP) põhinev nelja vilkuva stiimuliga AAL, mille abil juhiti robotmanipulaatoreid. AALi loomiseks kasutati OpenBCI EEG signaalihõiveseadet, andmetöötluseks tarkvaraplatvormi OpenVibe ning kahte robotmanipulaatorit, mida juhiti kasutades ROS (Robot Operating System) tarkvararaamistikku. Signaalitöötluses kasutati CSP (Common Spatial Pattern) filtrit, signaalide võimsusspektrit ning klassifitseerimiseks LDA (Linear Discriminant Analysis) ja SVM(Support VectorMachine) algortime. Töö tulemusena valmis täisfunktsionaalne AAL prototüüp, mida testiti 8 kasutaja peal ning saavutati keskmine infoedastuskiirus 42.5 bit/min ja klassifitseerimistäpsus 91 %. Loodud lahenduse funktsionaalsuse demonstreerimiseks valiti kasutusjuht, kus inimene saab roboti abil ühe eseme tuua enda juurde käsi-jalgu kasutamata.