Luận Văn điều khiển xe lăn bằng cử chỉ bàn tay

Tóm tắt đề tài
Đề tài xuất phát từ mục tiêu phân tích các thành phần cấu tạo cũng như điều khiển xe lăn
điện. Trên cơ sở đó thiết kế thành công mô hình xe lăn dùng động cơ BLDC với tổng công
suất 700W, bộ vi điều khiển trung tâm có độ ổn định cao.
Đề tài thực hiện so sánh các phương án MOSFET Driver khác nhau và so sánh các
phương pháp điều khiển động cơ BLDC, từ đó rút ra kết luận, áp dụng phương pháp tối ưu
vào điều khiển động cơ BLDC cho xe lăn. Đề tài cũng tích hợp cho toàn bộ phần nguồn của
hệ thống vi điều khiển và phần mạch công suất từ bộ nguồn Flyback converter. Điều này cho
phép chúng ta tiết kiệm năng lượng cho toàn hệ thống, tăng độ an toàn cho hệ thống vì các
nguồn được cách ly hoàn toàn.
Đề tài cũng kết hợp xử lý ảnh nhận dạng cử chỉ tay cho người dùng có nhiều lựa chọn
hơn khi điều khiển xe lăn ngoài việc điều khiển bằng joystick. Ngoài ra còn tích hợp thêm các
cảm biến nhằm tăng độ chính xác cho việc điều khiển và bảo vệ người dùng tốt hơn.
Vi điều khiển 32-bit LPC17xx của hãng NXP Semiconductors được chọn làm bộ vi điều
khiển chính, ngoài ra còn dùng thêm vi điều khiển 8bit PIC 16F887 cho bộ driver điều khiển
động cơ. Cách làm này giúp phân cấp các khối, dễ điều khiển và có tính chuyên nghiệp cao.
iv
MỤC LỤC
Nội Dung Trang
Chương 1: GIỚI THIỆU . 1
1.1 Giới thiệu về xe lăn điện . 1
1.2 Tổng quan về các nghiên cứu liên quan . 2
1.2.1 Nhận dạng bàn tay dựa vào màu sắc và hình dáng . 2
1.2.2 Nhận dạng dựa trên đặc trưng bàn tay . 2
1.2.3 Optical Flow . 2
1.2.4 Phương pháp trừ nền . 3
1.2.5 Mean Shift 3
1.3 Nhiệm vụ luận văn 4
1.4 Sơ lược về nội dung luận văn . 6
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7
2.1. Giới thiệu về hệ thống xử lý ảnh . 7
2.2 Những vấn đề cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh . 10
2.2.1 Điểm ảnh (Picture Element) . 10
2.2.2 Độ phân giải của ảnh 10
2.2.3 Mức xám của ảnh . 10
2.2.4 Định nghĩa ảnh số . 11
2.2.5 Quan hệ giữa các điểm ảnh 11
2.3 Vấn đề cải thiện chất lượng ảnh . 12
2.3.1 Khái niệm về toán tử điểm . 12
2.3.2 Cải thiện ảnh dùng toán tử không gian . 13
2.4 Phân vùng ảnh 19
2.4.1 Phân vùng ảnh theo ngưỡng biên độ . 19
2.4.2 Phân vùng ảnh theo miền đồng nhất . 20
v
2.5 Đặc trưng Haar-like . 21
2.5.1 Khái niệm Integral Image 24
2.6 Khái niệm Boosting 26
2.6.1 Thuật toán học AdaBoost . 27
2.7 Cascade of Classifier 31
2.8 Vài nét về động cơ BLDC 32
2.8.1 Giới thiệu về động cơ ba pha không chổi than(BLDC): . 32
2.8.2Cấu tạo động cơ BLDC: 33
2.8.3 Nguyên tắc hoạt động của động cơ BLDC: . 38
2.8.4 Mô hình toán động cơ BLDC: 39
2.8.5 So sánh động cơ BLDC với động cơ DC có chổi than . 40
Chương 3:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG . 42
3.1 Sơ đồ phần cứng các module trong luận văn . 42
3.2 Sơ đồ mạch trên các module . 43
3.2.1 Mạch master ARM LPC17xx điều khiển chính 43
3.2.2 Mạch điều khiển driver động cơ BLDC dùng pic 16F887 48
3.2.3 Mạch điều khiển dùng MC33035 . 49
3.2.4 Mạch cách ly dùng OPTO TLP250: 51
3.2.5 Module mạch động lực 75N75 . 53
3.2.6 Module mạch nguồn xung phục vụ cách ly:. . 54
Chương 4: XÂY DỰNG GIẢI THUẬT . 58
4.1 Mô hình tổng quan . 58
4.2 Lưu đồ giải thuật 59
4.2.1 Giải thuật quét ảnh nhận dạng cử chỉ tay . 60
4.2.2 Lưu đồ PID trong điều khiển tốc độ và hướng đi của xe lăn: . 70
4.2.3 Giải thuật đọc cảm biến . 78
Chương 5: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN . 82
vi
5.1 Kết quả 82
5.1.1 Kết quả mạch điều khiển và mạch công suất 82
5.1.2 Kết quả nhận dạng cử chỉ tay 85
5.2 Hạn chế và hướng khắc phục . 87
5.2.1Hạn chế: . 87
5.2.2 Hướng phát triển đề tài: 87
Tài liệu tham khảo . .89