Lập trình robot bằng xử lý ảnh
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ TÌM ĐƯỜNG ĐI SVTH: Nguyễn Quốc Luật MSSV: 21202066 GVHD: TS.Lê Đức Hạnh TP.HCM, 2016 I LỜI CẢM ƠN NGUYỄN QUỐC LUẬT I TÓM TẮT LUẬN VĂN II MỤC LỤC 2.2.2 Driver động cơ ……………………………………………………………18 Chương 4: Thực nghiệm và đánh giá kết quả ………………………..……………48 III DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 3.3: Cấu trúc hệ thống robot bám đường đi tránh vật cản ………………………34 IV DANH MỤC BẢNG BIỂU V Chương 1: Tổng quan Robot trong nhà và robot ngoài trời. - Robot trên không. - Robot dưới nước. - Robot trong không gian vũ trụ. Phân loại theo phương pháp di chuyển: Robot di chuyển bằng bánh xe: Ưu điểm: Robot di chuyển bằng bánh xích: Ưu điểm: 1 Chương 1: Tổng quan Mobile robot được dùng trong
những môi trường độc hại như khai thác mỏ, - Mobile robot được dùng để phục vụ nghiên cứu khoa học như thám hiểm không - Trong công nghiệp, Mobile robot được dùng chủ yếu để di chuyển các thiết bị, - Mobile robot ứng dụng trong quân sự dùng do thám, tìm
hiểu địa hình, máy a. Máy bay không người lái MQ – 4C b. Curiosity – Robot thám hiểm sao hỏa 2 Chương 1: Tổng quan c. Robot Fish của Đại học Essex – Anh d. Robot phá bom, mìn Pinscher Hình 1.1: Một số loại Mobile robot ( Internet ) Cảm Biến Phần Điều Khiển Phần Động Lực Động Cơ Cơ Cấu Truyền Động Hình
1.2: Cấu trúc chung của Mobile robot 3 Cơ Cấu Di chuyển Chương 1: Tổng quan Phần giao tiếp là phần tiếp xúc trực tiếp, tương tác với người điều khiển. - Phần điều khiển: đóng vai trò là bộ não của Mobile robot, ra lệnh và xử lý các - Phần động lực: để truyền chuyển động từ động cơ đến các cơ cấu tạo di chuyển. Cảm biến: đóng vai trò như các giác quan của robot, giúp Mobile robot nhận Khi thiết kế một Mobile robot, người ta thường quan tâm tới các yếu tố: Sai số hoạt động nhỏ. - Tối ưu hóa quá trình hoạt động. - Hệ thống điều khiển dễ dàng thay thế, mở rộng. - Tiết kiệm năng lượng. - Giá thành phù hợp với đối tượng sử dụng. 1.2 Mobile robot bám đường đi tránh vật cản. 4 Chương 1: Tổng quan Hình 1.3: Robot Locus 5 Chương 1: Tổng quan Dựa trên tìm kiếm (search-based) - Dựa trên lấy mẫu (sampling-based) - Phương pháp tổ hợp (combinatorial-planning) Hình 1.4: Hình ảnh mô phỏng ba hướng tiếp cận của path-planning Chương 1: Tổng quan Thiết kế mô hình cơ khí của Mobile robot, không gian hoạt động và vật cản. - Thiết kế giao diện điều khiển và kiểm soát hoạt động Mobile robot. - Tìm hiểu và ứng dụng xử lý ảnh vào điều khiển Mobile robot. - Kiểm tra thực nghiệm. 1.4.3 Phạm vi của đề tài. Mobile robot hoạt động trên địa hình bằng phẳng. - Nhận biết vật cản bằng camera. - Điều khiển Mobile robot bằng bluetooth thông qua máy tính. 1.5 Tổ chức luận văn. Tổng quan Chương 1: Tổng quan Giới thiệu tổng quan về Mobiler robot bám theo đường đi và tránh vận cản. - Nêu mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi của đề tài. Chương 2: Phương án và thiết kế mobile robot - Tìm hiểu về các phương án cơ khí, điện và điều khiển của Mobile robot. - Lựa chọn phương án phù hợp. - Thiết kế mobile robot từ phương án đã lựa chọn. - Kết nối các phần điện, cơ khí và điều khiển lại với nhau. Chương 3: Tìm hiểu về xử lý ảnh và thiết kế hệ thống điều khiển Tìm hiểu về xử lý ảnh, thư viện hỗ trợ xử lý ảnh Aforge.NET và thuật toán xác - Xây dựng giải thuật điều khiển. - Lập trình chương trình điều khiển bằng Visual studio 2013 trên ngôn ngữ C# Chương 4: Thực nghiệm và đánh giá kết quả - Trình bày ý nghĩa và kết quả thực nghiệm. - Đánh giá kết quả và nhận xét. Chương 5: Tổng kết Kết luận nhiệm vụ luận văn và những hạn chế trong quá trình thực hiện đề tài, 8 Chương 2: Phương án và thiết kế Mobile robot Vận tốc lớn nhất 4mm/s. - Kết cấu đơn giản, nhỏ, kích thước tối đa các chiều của robot 250 x 200 x 200 - Khối lượng Mobile robot nhỏ, không mang tải, tối đa 2kg. - Vật liệu dễ có, giá thành phù hợp. - Sử dụng camera cố định đặt ngoài robot. - Địa hình di chuyển: phẳng 2.1.2 Kết cấu Mobile robot. + Khó di chuyển được dẫn động xe không bị hạn trên bề mặt không trực tiếp bằng hai chế . bằng phẳng. STT Nhược điểm động cơ. + Kết cấu đơn là bánh tự lựa giản được gắn giữa + Sử dụng 3 bánh + Di chuyển theo + Phải kết hợp ommi cách đều bất cứ hướng điều khiển góc 1200. mong muốn nào + Phải kết hợp đều được. điều khiển cùng 9 Cơ cấu Chương 2: Phương án và thiết kế Mobile robot + Lực dẫn động + Khi bẻ lái xe dễ cùng bán kính r và phân bố đồng đều bị trược do tâm được dẫn đồng giữa các bánh xe vận tốc tức thời bằng động cơ. không trùng nhau. 3 4 + Hai động cơ + Trọng tâm ổn + Cơ cấu lái phức được dùng để định khi mang tải. tạp. truyền động hai + Góc bẻ lại hẹp, bánh sau khi bẻ lái có thể bị + Hai bánh trước trượt do 2 bánh tự do đi đôi với trước có tốc độ nhau. khác nhau. + Sử dụng 2 cặp + Di chuyển + Kết cấu phức bánh xe. hướng chính xác. tạp. + Khi bẻ lái, mỗi + Chi phí cao. cặp bánh xe sẽ Với các phương án đã đưa ra, cùng với điều kiện thiết kế ban đầu, đề tài này chọn 10 Chương 2: Phương án và thiết kế Mobile robot Hình 2.1: Phương án chọn hình dạng tổng thể Mobile robot
Bền, nhẹ có khả năng chịu được trọng lượng bản thân xe. - Dễ có trên thị trường. - Giá thành phù hợp. Từ những tiêu chí trên, ta tìm được 2 loại vật liệu đáp ứng được là nhôm và mica.
Ưu Mica tấm Nhôm tấm + Là vật liệu nhẹ. + Là vật liệu nhẹ. + Độ dày đa dạng: 1.5 – 10mm + Độ bền cao hơn Mica. + Dễ gia công. |