RobAIR

Short summary
Robots for Smart Spaces

Aims
 * DIY
 * low-cost hardware components
 * open-source hardware, software, design and data

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Résumé court
Le projet RobAIR a pour objectif le développement d'une plateforme de robotique de téléprésence ouverte destiné à la fois à l'enseignement de l'intelligence ambiante et à l’expérimentation à faible coût (ie très en dessous du prix des plateformes du marché) de la robotique de service dans des environnements réels. Cette plateforme se veut extensible et libre source (open software, open hardware, open design, open data) et d'un coût abordable.

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Projets @ AIR

 * RobAIR2012
 * RobAIR-ICSOC12
 * RobAIR2013
 * RobAIR2014
 * RobAIR-HW

Description
Les robots de télé-présence auront d'ici peu énormément d'applications:
 * travailleurs à domicile participant aux poses-café (50% d'un réunion se fait devant la machine à café avant celle-ci)
 * visite de musée pour personnes âgées ou fragiles isolées (campagne, banlieue, MAD, HAD, ...)
 * insertion sociale des enfants bulles (participation aux anniversaires de copains, fêtes de famille, ...
 * visite familiale des personnes âgées en maison de retraite
 * intervention d'experts à distance sur site sensible (salle blanche, nucléaire, fablabs ...)

Ces robots sont déjà au catalogue de fabricants et des projets DIY existent déjà
 * Jazz de Gostai
 * http://www.robotshop.com/ca/robots-guides-telepresence-1.html
 * http://www.semageek.com/diy-fabriquer-un-robot-de-telepresence-sparky-jr/

L'objectif du projet est la réaliser un robot de télé-présence "open-source" et d'une IHM distante pour le pilotage

Les fonctionnalités attendues sont
 * réservation des robots (OAR)
 * pilotage automatique ou semi-automatique (graphe de chemins prédéfinis)
 * barrières virtuelles (cartographies des pièces)

Fonctions requises

 * 1) Doit comporter une base mobile commandée à distance par le pilote.
 * 2) * hypothèse : sol plat sans obstacles (pas de tapis, pas de marches)
 * 3) * vitesse inférieure à celle d'un marcheur (<<5 km/h)
 * 4) Système de sécurité type "homme mort"
 * 5) * le robot doit être inerte quand le pilote n'est pas aux commandes (ex. perte de la communication, ou pilote qui s’absente de son poste de pilotage)
 * 6) Doit permettre une transmission audio et vidéo bidirectionnelle.
 * 7) * la qualité de la transmission doit permettre un dialogue fluide entre le pilote et ses interlocuteurs distants
 * 8) Autonomie en énergie d'une heure ou plus.
 * 9) * prévoir un système de rechargement
 * 10) Transfert des données par réseau Wifi (2.4 GHz et/ou 5Ghz)
 * 11) * un réseau dédié à l'application "téléprésence" est acceptable
 * 12) Bouton d’arrêt d'urgence accessible.

Fonctions souhaitables

 * 1) Bonne qualité de l'audio, même en environnement bruité.
 * 2) * le pilote peut porter un casque/micro
 * 3) * coté robot : micro directionnel, annulation d'écho, "beamforming", amplificateur et haut parleur de qualité
 * 4) Capacité à transiter d'un point d'accès Wifi à un autre sans interrompre la communication.
 * 5) * le "roaming" n'est pas bien géré par tous les modèles de point d'accès
 * 6) * expertise : association Grenoble Wireless
 * 7) Détection anti-collision.
 * 8) * prioritaire sur les ordres du pilote
 * 9) Bonne visibilité de l'écran dans des conditions d'éclairage variables
 * 10) * Dalles IPS ? Ecran transflectif ?
 * 11) Systèmes d'aide à la navigation pour le pilote.
 * 12) * caméra de recul
 * 13) * caméra panoramique pointées vers le sol pour les manœuvres précises
 * 14) * lidar ou sonar
 * 15) Ensemble caméra/écran orientable.
 * 16) * regarder vers le haut ou le bas
 * 17) * plus rapide et naturel de tourner la "tête" sans avoir à tourner le robot en entier
 * 18) Matériel et API extensible afin de remplacer la caméra standard et la prise de son par des interfaces plus exotiques.
 * 19) * caméra thermique, ou caméra multispectrale
 * 20) * "oreille ultrason", ou micros orientables
 * 21) Capacité du robot à se garer et à se mettre en charge de façon autonome.
 * 22) * le pilote doit amener le robot manuellement a proximité d'une station de charge
 * 23) Possibilité de créer des barrières virtuelles pour interdire la circulation de robots de téléprésence dans certains lieux
 * 24) * utilisation de mires fiduciaires collées au plafond ?
 * 25) * barrières infrarouge (comme le Roomba) ?
 * 26) * barrière électromagnétique ?
 * 27) Localisation du robot sur une carte du lieu.
 * 28) * permet au pilote de naviguer dans un environnement qu'il ne connait pas forcément
 * 29) * utilisation de balises active, ou marqueurs passifs
 * 30) * l'impact sur le lieu et le cout de l'infrastructure de localisation doit être minimal

Fonctions optionnelles

 * 1) Logiciel libre et multi-plateforme pour le pilotage
 * 2) * prends en charge la compression/décompression vidéo et audio, l'affichage, l'authentification du client, le cryptage de la liaison avec le serveur, la configuration de l'interface du pilote (clavier, joystick souris, manette de console, Wiimote, etc)
 * 3) * [client libre] <-- internet --> [serveur] <-- réseau privé --> [robot]
 * 4) Passerelle pour la compatibilité avec les logiciels de visioconférence courants.
 * 5) * [logiciel propriétaire] <-- internet --> [passerelle][serveur] <-- réseau privé --> [robot]
 * 6) * Skype comme cible prioritaire (besoin d'un plugin pour gérer les commandes de pilotage)
 * 7) * MSN comme cible secondaire
 * 8) Base type holonomique pour un déplacement facilité en espaces restreints.
 * 9) * attention, certaines roues holonomique (mecanum wheel et omni wheel) vont provoquer des vibration lors du déplacement qui vont dégrader l'image et l'expérience du pilote
 * 10) Hauteur de l'ensemble caméra/écran ajustable par le pilote.
 * 11) * permet au pilote de communiquer au même niveau que son interlocuteur
 * 12) * hauteur minimum : 1m (communication avec des gens assis, ou des enfants)
 * 13) * hauteur maximum : 1m70 (hauteur typique d'un adulte, aller plus haut pose des problèmes de stabilité, particulièrement en cas d’arrêt d'urgence)
 * 14) * un vérin électrique semble tout indiqué
 * 15) Réalisation d'un simulateur de robot de téléprésence permet d'entrainer les pilotes en toute sécurité.
 * 16) * tutoriel pour apprendre à conduire tout seul et passer un "permis robot"
 * 17) * nécessaire si le grand public doit utiliser ces robots (ex. contexte d'un musée)
 * 18) Navigation autonome du robot.
 * 19) * pour retrouver automatiquement une station de charge
 * 20) * pour aller automatiquement à la zone de maintenance en cas d'avarie
 * 21) * pour se rapprocher d'un point d'accès Wifi en cas de perte de la liaison radio
 * 22) * pour aller automatiquement dans un lieu au choix sans avoir besoin de pilotage précis (pilote qui se contente de donner la destination)
 * 23) Capacité de déplacement dans les lieux désordonnés, ou à l'extérieur.
 * 24) * garde au sol variable
 * 25) * centre de gravité permettant une inclinaison du robot
 * 26) * roues adaptées
 * 27) * protection du robot contre les éléments (poussières et projection d'eau)
 * 28) Pointeur laser orientable pour que le pilote puisse désigner un objet à un interlocuteur distant.
 * 29) Capacité du robot à communiquer avec le bâtiment.
 * 30) * utiliser les ascenseurs
 * 31) * ouvrir les portes automatiques
 * 32) * allumer la lumière
 * 33) Fonctionnalités de réalité augmentée pour le pilote.
 * 34) * affichage du nom à coté du visage des personnes
 * 35) Interface basique de télémanipulation.
 * 36) * bras + pince pour pouvoir actionner un interrupteur, tirer une porte ou transporter un objet léger
 * 37) Interface cérébrale
 * 38) * utilisation de casques de type Emotiv EPOC ou Mindware.

Communication entre Fablabs
Plus pratique que la visioconférence traditionnelle quand il s'agit de travailler à deux ou plus autour d'une machine (ex. une fraiseuse) et qu'il faut se déplacer dans l'atelier.

Expérimentation

 * Visite à distance de l'expo Fablab au CCSTI de Grenoble