Đồ Án Robot tự hành tránh vật cản sử dụng thiết bị Kinect

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Theo dự đoán trong tương lai, robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng lớn sau Internet. Con người sẽ có nhu cầu sở hữu một robot cá nhân như nhu cầu một máy tính PC bây giờ. Với xu hướng này, cùng các ứng dụng truyền thống khác của robot trong công nghiệp, y tế, giáo dục đào tạo, giải trí và đặc biệt là trong an ninh quốc phòng thì thị trường robot sẽ vô cùng to lớn. Đề tài luận văn hướng tới việc ứng dụng công nghệ xử lý ảnh mới cho robot tự hành, tạo tiền đề cho việc xây dựng một robot dịch vụ hoàn chỉnh, có khả năng phục vụ cho đời sống con người. Trong khuôn khổ của luận văn, nhóm sẽ tập trung xây dựng một mô hình mobile robot hoàn chỉnh có khả năng tìm đường đến đích và tránh chướng ngại vật trên quãng đường di chuyển. Một điểm mới được nhấn mạnh là khối thị giác máy tính cho mobile robot,với sự hỗ trợ của thiết bị chơi game Kinect có khả năng khôi phục môi trường phía trước robot dưới dạng 3D, đáp ứng được sự chính xác cần thiết khi phối hợp với các giải thuật điều khiển truyền thống cho robot.
Đề mục Trang
Lời cảm ơn i
Tóm tắt luận văn ii
Mục lục . iii
Danh mục từ viết tắt v
Danh mục hình . viii
Danh mục bảng . xi
Mục lục
Chương 1: Giới thiệu 1
1.1 Xu hướng phát triển của robot hiện đại . 2
1.2 Những vấn đề của robot di động 2
1.3 Mục tiêu luận văn và phương pháp thực hiện 3
1.4 Sơ lược về nội dung luận văn 4
Chương 2: Tìm hiểu về Kinect . 5
2.1 Giới thiệu chung . 6
2.2 Những thành phần chính của Kinect 7
2.3 Tính toán độ sâu . 8
2.4 Một số đặc tính khác 12
Chương 3: Thư viện xử lý ảnh . 15
3.1 Thư viện hỗ trợ Kinect . 16
3.2 So sánh Kinect SDK beta và OpenNI 17
3.3 Point Cloud Library . 20
Chương 4: Phát hiện vật cản 22
4.1 Các phương pháp phát hiện vật cản không sử dụng camera 23
4.1.1 Dùng công tắc hành trình . 23
4.1.2 Dùng cảm biến siêu âm [13] 23
4.2 Các phương pháp phát hiện vật cản sử dụng camera . 26
iv
4.2.1 Xử lý ảnh với một camera (Monocular vision) . 26
4.2.2 Xử lý ảnh với hai camera (Stereo vision) . 29
4.3 Phát hiện vật cản sử dụng Kinect . 31
Chương 5: Module điều khiển động cơ . 39
5.1 PIC 18F4550 40
5.1.1 Giới thiệu chung 40
5.1.2 Những module chính sử dụng trong luận văn . 45
5.2 Mạch công suất (mạch cầu H) . 55
Chương 6: Động cơ và giải thuật PID vị trí 56
6.1 Động cơ Servo DC 57
6.1.1 Động cơ DC . 57
6.1.2 Encoder 59
6.2 Giải thuật PID vị trí [19] 63
Chương 7: Tính toán tọa độ Robot và Kinect 68
7.1 Các phép chuyển đổi hệ trục tọa độ cơ bản . 69
7.2 Tính toán tọa độ robot 70
7.3 Tính toán tọa độ Kinect 73
Chương 8: Chương trình điều khiển . 76
8.1 Nội dung chương trình điều khiển . 77
8.2 Giải thuật chương trình do máy tính xử lý . 77
8.3 Giải thuật chương trình do vi điều khiển xử lý 88
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN . 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
PHỤ LỤC 1: Kết hợp thư viện OpenNI và Code Laboratories Kinect (CL) để sử
dụng chức năng điều khiển động cơ Kinect. . 93
PHỤ LỤC 2: Cách đấu dây dùng pin 12V thay adapter và tạo đế gắn lên robot
cho Kinect . 96
PHỤ LỤC 3: Kích thước robot 99