SpiderNet е проект, който стартирахме в малък екип по време на иновационното състезание в компанията InnoWeek. Идеята ни е с помощта на самоуправляващи се роботи паяци, построени от 3D принтирани части и свободнодостъпен хардуер, да изградим mеsh мрежа на труднодостъпно място. Например в пещера. Роботите могат да засекат SOS сигнали и да достигат до хора в беда.

Спряхме се на пещерите, защото интересът към тях в последните години е все по-голям, все повече професионалисти спелеолози и любители пещерняци се занимават с пещерно дело като спорт, приключение, провеждане на научни проучвания или просто за забавление. В същото време пещерното дело крие много потенциални опасности. Рядкост са инцидентите, довели до фатален край и почти винаги тези инциденти са причинени от човешки грешки. В случаите на инцидент в пещера е добре да познаваме и разполагаме с различни инструменти, с които да се притечем на помощ. Едно от най-важните неща е да осъществим връзка с пострадалите.

Комуникацията под земята е трудоемка задача.

Най-често се използва т.нар. „спелеотелефон“ – двужилен кабел, разгънат по протежението на цялата пещера, към който се свързват специални „слушалки“. Методът е сравнително бавен за имплементация и поддръжка.

Друг метод за комуникация (безжичен) са радиостанциите. Недостатъците са очевидни – нужна е пряка видимост между комуникиращите, съответно употребата му е лимитирана.

Друг безжичен метод е т.нар. „пещерно радио“ – Nikola 3. То е единственото към настоящия момент радио, което може да работи под земята (работи на изключително ниски честоти). За съжаление, работата му е възможна единствено във влажни пещери и има своите физически ограничения.

Има и друг начин за комуникация под земята.

С проекта SpiderNet ние предлагаме алтернативно решение на проблема. Целта е да се имплементира динамична mesh мрежа, която да позволи на спасителите да локализират пострадалия бързо, а след това – и да комуникират помежду си. Mesh мрежата е топология, при която възлите (мостове, мрежови комутатори, т.н.) се свързват директно, динамично и без йерархия към възможно най-много други възли и ефективно кооперират с цел пренос на данни.

В нашия случай, тези мрежови възли са 3D принтирани паяци, базирани на проекта с отворен код Vorpal the Hexapod.

Паяците са роботи, които се придвижват на шест крака. За да бъде стабилен един робот, са му необходими три или повече крака. При паяците шестте крака позволяват не само стабилност, но и изключителна гъвкавост при придвижването. Тези крака, които не се използват за стабилизиране на паяка, служат за пренасяне на предмети или закачане на приставки. Дори и някой крак да се повреди, това не нарушава баланса на цялата конструкция. Освен това, роботите паяци:

  • Притежават 12 степени на свобода като използват 12 метални малки серво мотора;
  • Имат прикачен ESP8266 модул позволяващ WiFi връзка;
  • Могат да преминават различни препятствия;
  • Могат да бъдат променяни с помощта на множество приставки.

Всеки може да построи такъв робот паяк.

Това са частите, които трябва да набави:

  • 3D-принтер, за да може да принтира частите на проекта Vorpal the Hexapod
  • Програма за mesh мрежа, ние я направихме на езика C++ за Arduino
  • Arduino IDE или друга съвместима среда за разработка
  • Платка Arduino Nano, 5V, 16 mHz
  • 1 брой въртящ потенциометър
  • 1 брой ESP8266 (вместо HC05 Bluetooth модул, който се използва в оригиналния Vorpal the Hexapod проект)
  • 1 брой 16-канален серво контролер
  • 12 броя MG90 микро серво мотора
  • Захранване с възможност за включване и изключване, държач за батерии с две клетки 18650, 3A 5V BEC

За да можем да покажем динамичното изграждане на mesh мрежа, ни трябват поне два паяка. Целта е да намерим човек в беда, който излъчва сигнал за помощ. Обхватът на мрежата се увеличава при придвижване на паяците. Самите паяци са умни и постоянно си комуникират, обменят информация, на базата на която взимат решения.

Ние сме свързани към същата мрежа, за да можем да следим комуникацията между паяците. Така разбираме кога мрежата, динамично изградена от паяците роботи, достига до човека в беда. Когато това стане, ние самите можем да осъществим контакт с този човек по същата тази мрежа и да определим къде се намира той, за да изпратим помощ.

Какви са ползите?

Това са ползите от проекта SpiderNet:

  • Цена на един робот паяк: около 70 щатски долара
  • Прототипът може да бъде променян и адаптиран за различни спасителни операции
  • Към прототипа лесно може да се добавят нови възли (паяк робот, дрон, др.)
  • Лесно може да се тества, прилага и адаптира
  • Могат да се измислят и добавят нови приставки
  • Могат да се добавят различни сензори

Към текущия момент проектът е на ниво Proof of Сoncept: успяхме да демонстрираме приложението на mesh мрежа, изградена от подвижни възли. Сега сме изправени пред нови предизвикателства, решението на които би доближило проекта до реалността: продължителното захранване на отделните възли по мрежата,  проходимостта им (как и колко далеч могат да се придвижат паяците; поведение при наличие на непреодолимо препятствие), автоматично възстановяване на прекъсната мрежа, др.

Проектът е интересен и си заслужава да отделите време да си поиграeте и вие с него. Препоръчваме в екип.

Екипът от развойния център на SAP, който стои зад проекта и са автори на статията (от ляво надясно на снимката):

Георги Енчев – програмист. Автор на множество IoT проекти. Фен на технологиите за триизмерен печат и VR.

Екатерина Митова – разработчик на потребителско съдържание. Занимава се в разработка на прототипи на чатботове като още едно средство за подпомагане на потребители в сферата на софтуера и софтуерната документация.

Димитър Гьормов – архитект. Автор на различни IoT проекти. Обича да експериментира с нови идеи и технологии.

Снежана Сапункова – програмист и пещерняк. Arduino фен.

Добромир Захариев – product owner. Фен на новите технологии и възможното им приложение в ежедневието.

Share This