%20(1)%20(1).png)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Nghiên cứu thiết kế robot bầy đàn
.png)
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Trong xã hội hiện đại ngày nay, các thảm họa tự nhiên ngày càng diễn ra với tần suất dày và quy mô lớn hơn nhiều lần trước đây. Những thảm họa xảy ra trên diện rộng như vậy luôn yêu cầu một lượng lớn nhân viên phục tìm kiếm, cứu hộ, gây ra thêm nhiều áp lực cho các quốc gia, vùng lãnh thổ chịu ảnh hưởng. Việc ứng dụng robot giúp đỡ các đội cứu hộ đã được áp dụng vài lần ở các quốc ra phát triển, tuy nhiên chưa thực sự rộng rãi. Nhóm ba robot của đề tài có khả năng hoạt động, tìm kiếm hoàn toàn độc lập, xây dựng bản đồ 3D và hoạt động theo từng nhóm nhỏ.
Khi được đưa vào hoạt động, nhóm robot bao gồm hai robot follower sẽ theo sau một robot leader, robot leader sẽ có nhiệm vụ: xây dựng đường đi, tạo bản đồ, chia sẻ chúng cho các robot follower và gửi bản đồ 3D về cho máy chủ. Bằng cách sử dụng kết nối wifi cho mạng giao tiếp nội bộ giữa các robot và mạng LORA sẽ được thêm trong thời gian tới nhằm giải quyết bài toán giao tiếp tầm xa, các robot đã có thể trao đổi thông tin với nhau một cách hiệu quả. Với việc áp dụng các thuật toán như SLAM, PSO, PID Controller… nhóm robot đang cho các kết quả tương đối tốt và đáp ứng được các yêu cầu trong quá trình nghiên cứu.
NỘI DUNG:
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 16
1.1. Lịch sử phát triển của robot cứu hộ ................................................................................. 16
1.2. Nhiệm vụ của đồ án ............................................................................................................ 16
1.2.1. Mục tiêu .................................................................................................................. 17
1.2.2.2. Hardware ............................................................................................................. 20
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ TÍNH TOÁN ........................................................... 30
2.1. Yêu cầu thiết kế của hai loại robot ................................................................................... 30
2.1.1. Robot Leader ............................................................................................................... 30
2.1.1.1. Cấu tạo robot Leader............................................................................................. 30
2.1.1.2. Thông số kỹ thuật của robot Leader ..................................................................... 30
2.1.2. Robot Follower ............................................................................................................ 30
2.1.2.1. Cấu tạo của robot Follower................................................................................... 30
2.1.2.2. Thông số kỹ thuật robot follower ......................................................................... 31
2.2. Thiết kế cơ khí .................................................................................................................... 31
2.2.1. Phân tích và lựa chọn cấu trúc. Tính toán thiết kế .................................................. 31
2.2.1.1. Các phương án thiết kế ......................................................................................... 31
2.2.1.2. Tính toán chọn vật liệu ......................................................................................... 33
2.2.1.3. Tính toán chọn động cơ ........................................................................................ 39
2.2.2. Thiết kế cơ khí của robot leader ................................................................................ 44
2.2.2.1 Khung gầm .............................................................................................................. 44
2.2.1.2. Bánh xe robot leader ............................................................................................. 44
2.2.1.3. Vỏ dưới robot leader ............................................................................................ 45
2.2.1.4. Vỏ trên robot leader ............................................................................................. 47
2.2.2. Thiết kế robot follower ............................................................................................... 48
2.2.2.1. Khung gầm robot follower .................................................................................... 48
2.2.2.2. Bánh xích robot follower ..................................................................................... 49
2.2.2.3. Vỏ dưới robot follower......................................................................................... 49
2.2.2.4. Vỏ trên robot follower ......................................................................................... 51
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ......................................................... 53
3.1. Tổng quan hệ thống điều khiển......................................................................................... 53
Bộ môn Cơ Điện Tử
3.2. Sơ đồ khối thuật toán trên vi điều khiển .......................................................................... 54
3.3. Mạng giao tiếp nội bộ giữa các robot ............................................................................... 56
3.4. Đặt vấn đề ........................................................................................................................... 56
3.5 Hệ thống điều khiển vòng kín ............................................................................................ 58
3.6. Bộ điều khiển PID .............................................................................................................. 58
3.7. Mô hình robot ..................................................................................................................... 62
3.8. Bài toán xác định thay đổi trạng thái của robot .............................................................. 62
3.9. Bài toán tìm đường đến đích ............................................................................................. 64
3.10. Áp dụng bộ điều khiển PID vào mô hình ....................................................................... 64
3.11. Một số kết quả của bộ điều khiển ................................................................................... 67
3.11.1. Robot Leader ............................................................................................................. 69
3.11.2. Robot Follower 1 ....................................................................................................... 70
3.11.3. Robot Follower 2 ....................................................................................................... 71
CHƯƠNG 4
BÀI TOÁN ĐỘI HÌNH .............................................................................. 72
4.1. Giới thiệu bài toán đội hình............................................................................................... 72
4.2. Thuật toán đội hình............................................................................................................ 72
4.2.1. Mô hình hóa và giải thích ........................................................................................... 72
4.2.2. Xây dựng thuật toán tạo đội hình .............................................................................. 73
4.2.3. Thuật toán PI Controller cho bài toán xây dựng đội hình ...................................... 75
4.2.4. Thuật toán FOPI Controller cho bài toán xây dựng đội hình................................. 77
4.3. Các kết quả kiểm chứng thuật toán.................................................................................. 79
CHƯƠNG 5. PATH PLANNING ............................................................................................ 82
5.1 Giới thiệu về thuật toán PSO .............................................................................................
5.2 Sơ đồ thuật toán PSO.......................................................................................................... 83
5.3 Thuật toán PSO áp dụng trong bài toán Path Planning.................................................. 85
5.4. Kết quả mô phỏng trên Matlab......................................................................................... 86
CHƯƠNG 6 SLAM .................................................................................................................. 89
6.1. Giới thiệu về SLAM ........................................................................................................... 89
6.2. Bài toán localization sử dụng thuật toán Extend Kalman Filter ................................... 89
6.2.1. Lí do lựa chọn Extend Kalman Filter ........................................................................ 89
6.2.2. Nội dung thuật toán Extend Kalman Filter .............................................................. 90
6.2.3. Mô hình bài toán thực................................................................................................. 91
6.2.4. Kết quả mô phỏng ....................................................................................................... 93
6.3. Các thuật toán SLAM ........................................................................................................ 93
6.3.1. Fast SLAM ................................................................................................................... 94
6.3.2. Graph SLAM ............................................................................................................... 94
6.4. Giới thiệu về RTAB-Map .................................................................................................. 96
6.5. Kết quả đạt được .............................................................................................................. 101
CHƯƠNG 7 HUMAN DETECTION .................................................................................. 104
7.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................... 104
7.2. Bài toán nhận diện đối tương (Object Detection) .......................................................... 105
7.3. Mạng Convolutional Neural Network Yolo ................................................................... 106
7.4. Cấu hình và đề xuất giải pháp cho Robot ...................................................................... 108
7.5. Quá trình train model ...................................................................................................... 108
7.6. Một số hình ảnh trong quá trình train ........................................................................... 108
7.7. Kết quả thử nghiệm cho việc phát hiện người .............................................................. 109
7.8. Đề xuất cải thiện hiệu xuất Realtime .............................................................................. 110
KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 111
PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................................... 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 112
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 115
1. Ubuntu.............................................................................................................................. 115
2. ROS .................................................................................................................................. 118
3. YOLO-v3
LINK ĐẶT MUA TÀI LIỆU ONLINE
LINK ĐẶT MUA TÀI LIỆU ONLINE 1
LINK DOWNLOAD (UPDATING...)
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Trong xã hội hiện đại ngày nay, các thảm họa tự nhiên ngày càng diễn ra với tần suất dày và quy mô lớn hơn nhiều lần trước đây. Những thảm họa xảy ra trên diện rộng như vậy luôn yêu cầu một lượng lớn nhân viên phục tìm kiếm, cứu hộ, gây ra thêm nhiều áp lực cho các quốc gia, vùng lãnh thổ chịu ảnh hưởng. Việc ứng dụng robot giúp đỡ các đội cứu hộ đã được áp dụng vài lần ở các quốc ra phát triển, tuy nhiên chưa thực sự rộng rãi. Nhóm ba robot của đề tài có khả năng hoạt động, tìm kiếm hoàn toàn độc lập, xây dựng bản đồ 3D và hoạt động theo từng nhóm nhỏ.
Khi được đưa vào hoạt động, nhóm robot bao gồm hai robot follower sẽ theo sau một robot leader, robot leader sẽ có nhiệm vụ: xây dựng đường đi, tạo bản đồ, chia sẻ chúng cho các robot follower và gửi bản đồ 3D về cho máy chủ. Bằng cách sử dụng kết nối wifi cho mạng giao tiếp nội bộ giữa các robot và mạng LORA sẽ được thêm trong thời gian tới nhằm giải quyết bài toán giao tiếp tầm xa, các robot đã có thể trao đổi thông tin với nhau một cách hiệu quả. Với việc áp dụng các thuật toán như SLAM, PSO, PID Controller… nhóm robot đang cho các kết quả tương đối tốt và đáp ứng được các yêu cầu trong quá trình nghiên cứu.
NỘI DUNG:
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 16
1.1. Lịch sử phát triển của robot cứu hộ ................................................................................. 16
1.2. Nhiệm vụ của đồ án ............................................................................................................ 16
1.2.1. Mục tiêu .................................................................................................................. 17
1.2.2.2. Hardware ............................................................................................................. 20
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ TÍNH TOÁN ........................................................... 30
2.1. Yêu cầu thiết kế của hai loại robot ................................................................................... 30
2.1.1. Robot Leader ............................................................................................................... 30
2.1.1.1. Cấu tạo robot Leader............................................................................................. 30
2.1.1.2. Thông số kỹ thuật của robot Leader ..................................................................... 30
2.1.2. Robot Follower ............................................................................................................ 30
2.1.2.1. Cấu tạo của robot Follower................................................................................... 30
2.1.2.2. Thông số kỹ thuật robot follower ......................................................................... 31
2.2. Thiết kế cơ khí .................................................................................................................... 31
2.2.1. Phân tích và lựa chọn cấu trúc. Tính toán thiết kế .................................................. 31
2.2.1.1. Các phương án thiết kế ......................................................................................... 31
2.2.1.2. Tính toán chọn vật liệu ......................................................................................... 33
2.2.1.3. Tính toán chọn động cơ ........................................................................................ 39
2.2.2. Thiết kế cơ khí của robot leader ................................................................................ 44
2.2.2.1 Khung gầm .............................................................................................................. 44
2.2.1.2. Bánh xe robot leader ............................................................................................. 44
2.2.1.3. Vỏ dưới robot leader ............................................................................................ 45
2.2.1.4. Vỏ trên robot leader ............................................................................................. 47
2.2.2. Thiết kế robot follower ............................................................................................... 48
2.2.2.1. Khung gầm robot follower .................................................................................... 48
2.2.2.2. Bánh xích robot follower ..................................................................................... 49
2.2.2.3. Vỏ dưới robot follower......................................................................................... 49
2.2.2.4. Vỏ trên robot follower ......................................................................................... 51
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ......................................................... 53
3.1. Tổng quan hệ thống điều khiển......................................................................................... 53
Bộ môn Cơ Điện Tử
3.2. Sơ đồ khối thuật toán trên vi điều khiển .......................................................................... 54
3.3. Mạng giao tiếp nội bộ giữa các robot ............................................................................... 56
3.4. Đặt vấn đề ........................................................................................................................... 56
3.5 Hệ thống điều khiển vòng kín ............................................................................................ 58
3.6. Bộ điều khiển PID .............................................................................................................. 58
3.7. Mô hình robot ..................................................................................................................... 62
3.8. Bài toán xác định thay đổi trạng thái của robot .............................................................. 62
3.9. Bài toán tìm đường đến đích ............................................................................................. 64
3.10. Áp dụng bộ điều khiển PID vào mô hình ....................................................................... 64
3.11. Một số kết quả của bộ điều khiển ................................................................................... 67
3.11.1. Robot Leader ............................................................................................................. 69
3.11.2. Robot Follower 1 ....................................................................................................... 70
3.11.3. Robot Follower 2 ....................................................................................................... 71
CHƯƠNG 4
BÀI TOÁN ĐỘI HÌNH .............................................................................. 72
4.1. Giới thiệu bài toán đội hình............................................................................................... 72
4.2. Thuật toán đội hình............................................................................................................ 72
4.2.1. Mô hình hóa và giải thích ........................................................................................... 72
4.2.2. Xây dựng thuật toán tạo đội hình .............................................................................. 73
4.2.3. Thuật toán PI Controller cho bài toán xây dựng đội hình ...................................... 75
4.2.4. Thuật toán FOPI Controller cho bài toán xây dựng đội hình................................. 77
4.3. Các kết quả kiểm chứng thuật toán.................................................................................. 79
CHƯƠNG 5. PATH PLANNING ............................................................................................ 82
5.1 Giới thiệu về thuật toán PSO .............................................................................................
5.2 Sơ đồ thuật toán PSO.......................................................................................................... 83
5.3 Thuật toán PSO áp dụng trong bài toán Path Planning.................................................. 85
5.4. Kết quả mô phỏng trên Matlab......................................................................................... 86
CHƯƠNG 6 SLAM .................................................................................................................. 89
6.1. Giới thiệu về SLAM ........................................................................................................... 89
6.2. Bài toán localization sử dụng thuật toán Extend Kalman Filter ................................... 89
6.2.1. Lí do lựa chọn Extend Kalman Filter ........................................................................ 89
6.2.2. Nội dung thuật toán Extend Kalman Filter .............................................................. 90
6.2.3. Mô hình bài toán thực................................................................................................. 91
6.2.4. Kết quả mô phỏng ....................................................................................................... 93
6.3. Các thuật toán SLAM ........................................................................................................ 93
6.3.1. Fast SLAM ................................................................................................................... 94
6.3.2. Graph SLAM ............................................................................................................... 94
6.4. Giới thiệu về RTAB-Map .................................................................................................. 96
6.5. Kết quả đạt được .............................................................................................................. 101
CHƯƠNG 7 HUMAN DETECTION .................................................................................. 104
7.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................... 104
7.2. Bài toán nhận diện đối tương (Object Detection) .......................................................... 105
7.3. Mạng Convolutional Neural Network Yolo ................................................................... 106
7.4. Cấu hình và đề xuất giải pháp cho Robot ...................................................................... 108
7.5. Quá trình train model ...................................................................................................... 108
7.6. Một số hình ảnh trong quá trình train ........................................................................... 108
7.7. Kết quả thử nghiệm cho việc phát hiện người .............................................................. 109
7.8. Đề xuất cải thiện hiệu xuất Realtime .............................................................................. 110
KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 111
PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................................... 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 112
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 115
1. Ubuntu.............................................................................................................................. 115
2. ROS .................................................................................................................................. 118
3. YOLO-v3
LINK ĐẶT MUA TÀI LIỆU ONLINE
LINK ĐẶT MUA TÀI LIỆU ONLINE 1
LINK DOWNLOAD (UPDATING...)
.png "Hướng dẫn download ti liệu")
%20(1).png "Hướng dẫn download ti liệu")
Chuyên mục:
M. Others
%20(1).png "Gói VIP Member EBOOKBKMT - Hỗ trợ tài liệu nhanh nhất, ưu tiên cho thành viên VIP (Update 2026)")
.png "SÁCH - Cẩm nang thợ điện học - Từ phổ thông tới thợ điện (Nguyễn Văn Phong) Full")
.png "QUYẾT ĐỊNH 438:QĐ-CT - Ban hành Quy chế giáo dục chính trị trong Quân đội nhân dân và Dân quân tự vệ Việt Nam (Full)")
Không có nhận xét nào: