NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MOBILE ROBOT TỰ HÀNH TÍCH HỢP MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH VÀ THUẬT TOÁN HIỆN ĐẠI

Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mobile robot tự hành tích hợp một số công nghệ xử lý ảnh và thuật toán hiện đại” có nhiệm vụ chính là thiết kế, chế tạo một mô hình mobile robot tự hành dạng bám vạch được định vị, tìm đường và dẫn hướng nhờ vào sự kết hợp giữa các công nghệ xử lý ảnh và thuật toán tìm đường. Hướng tiếp cận này mang đến điểm mới so với các mobile robot bám vạch truyền thống là khả năng giải quyết đồng thời ba bài toán định vị, tìm đường và dẫn hướng. Nhờ áp dụng công nghệ xử lý ảnh nên robot có thể đến được vị trí bất kỳ trên đường đi mà không cần tạo các dấu trên bản đồ như phương pháp truyền thống. Đồng thời, nhờ áp dụng công nghệ xử lý ảnh, sự tương tác giữa người dùng với robot bám vạch cũng tăng lên khi người dùng có thể lựa chọn vị trí đích cho robot một cách đơn giản thông qua việc kích chuột trên ảnh của bản đồ.

Nội dung của báo cáo luận văn gồm có những phần sau:

Chương 1. Tổng quan về luận văn

Chương 2. Thiết kế mobile robot dạng bám vạch

Chương 3: Xây dựng chương trình xử lý ảnh và định hướng cho mobile robot dạng bám vạch

NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN .................................................. 2

1.1 Giới thiệu chung ........................................................................................ 2

1.1.1 Giới thiệu về robot tự hành .................................................................. 2

1.1.2 Bài toán xác định vị trí và tìm đường .................................................. 3

1.2 Mục đích, đối tượng, nội dung nghiên cứu, và giới hạn của luận văn ........ 6

1.2.1 Mục đích, và đối tượng nghiên cứu của luận văn ................................. 6

1.2.2 Nội dung nghiên cứu của luận văn....................................................... 8

1.2.3 Giới hạn của luận văn .......................................................................... 9

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MOBILE ROBOT ................................................ 10

2.1 Cấu tạo tổng quát của mobile robot ......................................................... 10

2.2 Thiết kế phần khung, vỏ cho mobile robot............................................... 10

2.2.1 Ứng dụng công nghệ in 3D FDM trong việc thiết kế khung, vỏ cho

robot. .......................................................................................................... 10

2.2.2 Thiết kế, chế tạo khung vỏ của robot bằng công nghệ in 3D FDM. ... 13

2.3 Thiết kế mạch nguyên lý cho mobile robot .............................................. 15

2.4 Thiết lập chế độ làm việc cho các linh kiện ............................................. 15

2.4.1 Arduino Uno ..................................................................................... 15

2.4.2 QTR – 5RC ....................................................................................... 16

2.4.3 Module thu phát sóng Radio nRF24L01 ............................................ 18

2.4.4 Động cơ DC ...................................................................................... 19

iv

2.4.5 Module điều khiển động cơ L298 ...................................................... 20

2.4.6 Thiết lập giao tiếp cho robot .............................................................. 21

2.5 Viết chương trình điều khiển cho mobile robot ....................................... 22

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH VÀ ĐỊNH

HƯỚNG CHO MOBILE ROBOT ................................................................ 27

3.1 Mục đích và nội dung của chương trình .................................................. 27

3.2 Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh trong luận văn ........................................ 27

3.2.1 Tổng quan về xử lý ảnh ..................................................................... 27

3.2.2 Khai thác thư viện OpenCV để hỗ trợ quá trình xử lý ảnh trong luận

văn. ............................................................................................................ 28

3.2.3 Một số khái niệm và thuật ngữ quan trọng về xử lý ảnh được sử dụng

trong luận văn ............................................................................................ 29

3.3 Xây dựng nguyên lý hoạt động của chương trình xử lý ảnh ..................... 31

3.4 Tạo bản đồ .............................................................................................. 32

3.4.1 Dùng ROI để xác định vùng hoạt động của robot .............................. 32

3.4.2 Xác định đường đi của robot (tìm line) .............................................. 33

3.4.3 Thu nhỏ kích thước vạch ................................................................... 35

3.4.4 Chia nút và xác định thông số của các nút ......................................... 36

3.5 Ứng dụng thuật toán Camshift trong việc truy bắt, định vị robot. ............ 37

3.5.1 Giới thiệu thuật toán Camshift. .......................................................... 37

3.5.2 Truy bắt robot theo thuật toán Camshift ............................................ 42

3.6 Tìm đường cho robot ............................................................................... 46

3.6.1 Giới thiệu về thuật toán A* ............................................................... 49

3.6.2 Ứng dụng thuật toán A* tìm đường cho robot ................................... 50

3.1 Dẫn hướng cho robot ............................................................................... 50

3.2 Kết quả thử nghiệm tìm đường, định vị và dẫn hướng cho robot theo thời

gian thực. ...................................................................................................... 51

3.2.1 Kết quả lần thử nghiệm 1 .................................................................. 52

3.2.2 Kết quả thử nghiệm lần 2 .................................................................. 54

v

3.2.3 Kết quả thử nghiệm lần 3 .................................................................. 56

3.2.4 Kết quả thử nghiệm lần 4 .................................................................. 58

KẾT LUẬN ..................................................................................................... 60

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN

ĐẾN LUẬN VĂN ........................................................................................... 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 63

PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ SẢN PHẨM, VÀ MÔI TRƯỜNG

THỬ NGHIỆM CỦA LUẬN VĂN ................................................................ 65

PHỤ LỤC 2: CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN

ĐẾN LUẬN VĂN

LINK DOWNLOAD

Nội dung của báo cáo luận văn gồm có những phần sau:

Chương 1. Tổng quan về luận văn

Chương 2. Thiết kế mobile robot dạng bám vạch

Chương 3: Xây dựng chương trình xử lý ảnh và định hướng cho mobile robot dạng bám vạch

NỘI DUNG: