RÔ BỐT TỰ HÀNH slide

1


Dẫn nhập
Dẫn nhập
Bà Takisuma 83 tuổi bị đục tinh thể cách
đây mấy năm. Hiện giờ bà không nhìn thấy
gì cả. Hằng ngày bà ở nhà một mình thi
thoảng có người hàng xóm bên cạnh sang
xem bà có cần giúp gì không. Bà nhận biết
thế giới xung quanh nhờ đôi tay cho nên
việc đi lại trong nhà gặp rất nhiều khó
khăn. Bà mong ước có ? để giúp bà trong
công việc đi lại.
? chính là mục đích nghiên cứu đề tài
của chúng tôi
2
?
3
RÔ BỐT TỰ HÀNH
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Tạ Duy
Liêm
Sinh viên thực hiện : Đoàn Nam Thái
Nguyễn Vũ Quang

Lớp KSTN-CTĐT-K46
4
Nội dung trình bày
Nội dung trình bày

Phần 1:

Giải bài toán tìm đường cục bộ và
toàn cục cho Rô bốt tự hành.
Xây dựng phần mềm mô phỏng.

Phần 2:
Cấu tạo phần cứng và các phương
pháp
điều khiển trong Robot tự hành.

5
Phần 1
Phần 1
Giới thiệu về robot tự hành
Mô hình động học của robot tự hành
Giải bài toán tìm đường cho robot
tự hành
Xây dựng phần mềm mô phỏng
6
Giới thiệu về Robot tự hành
Giới thiệu về Robot tự hành
Robot tự hành (mobots) là một loại xe robot có
khả năng tự di chuyển, tự vận động (có thể
lập trình lại được) dưới sự điều khiển tự động
để thực hiện thành công công việc được giao.
Ứng dụng:
Vận chuyển hàng hóa, vật liệu
Kiểm tra trong môi trường nguy hiểm
Khám phá, do thám
Tham gia quá trình công nghệ
Phục vụ sinh hoạt

7
Một số hình ảnh về Robot tự hành
Một số hình ảnh về Robot tự hành
8
Mô hình động học
Mô hình động học
)(
2
12
12
ss
ssT
R
D
∆−∆
∆+∆
=






∆Ψ
∆Ψ







∆∆
∆−∆
=






∆
∆
)sin(
)cos(
xy
yx
Y
X
0,
12
=∆Ψ∞=⇒∆=∆
D
Rss
Lượng dịch chuyển của robot ứng với
tọa độ gốc
Vị trí của robot ở thời điểm i
T
ss
12
∆−∆

=∆Ψ
)sin(∆Ψ=∆
D
Rx
))cos(1( ∆Ψ−=∆
D
Ry










∆
∆
∆Ψ
+











Ψ
=










Ψ
−
−
−
)(
)(
)(
)1(
)1(
)1(
)(
)(
)(
iD
iD
iD
iD

iD
iD
iD
iD
iD
Y
X
Y
X
Y
X
)(
2
12
12
ss
ssT
R
D
∆−∆
∆+∆
=






∆Ψ
∆Ψ







∆∆
∆−∆
=






∆
∆
)sin(
)cos(
xy
yx
Y
X
9
Bài toán tìm đường
Bài toán tìm đường
Bài toán cục bộ
Robot tìm đuờng trong môi trường
chưa
biết trước hoặc chỉ biết một phần

Bài toán toàn cục
Robot đã biết trước vị trí và hình dạng
vật cản
10
Đầu vào & đầu ra của bài toán
Đầu vào & đầu ra của bài toán
Môi trường hoạt động phẳng,
giới hạn bởi
các bức tường
Các vật cản tĩnh hoàn toàn
Mục đích: robot tự động về tới
đích mà
không chạm vật cản
11
Bài toán tìm đường cục bộ
Bài toán tìm đường cục bộ
Robot dùng 3
cảm
biến xác định
khoảng
cách tới vật cản
12
: góc chỉ hướng của robot
: góc hướng về đích tính từ
tâm robot
: góc dẫn hướng cho robot
tránh vật cản.
:góc dẫn hướng điều khiển
chuyển động cho robot.
Khi sensor không phát hiện vật

cản ,
ngược lại thì
Không gian làm việc của robot
Không gian làm việc của robot
)(t
θ
)(t
ϕ
)(t
a
θ
)()( tt
ϕθ
=
∗
)()( tt
a
θθ
=
∗
)(t
ϕ
Đích
y
x
)(t
∗
θ
13
Cách ứng xử của robot khi sensor

Cách ứng xử của robot khi sensor
phát hiện vật cản
phát hiện vật cản
°
−= 90
aa
θθ
°
−= 25
aa
θθ
°
+= 90
aa
θθ
),( OxBA
a
=
θ
),( OxCB
a
=
θ
),( OxAB
a
=
θ
14
Cách ứng xử của robot khi sensor
Cách ứng xử của robot khi sensor

phát hiện vật cản
phát hiện vật cản
Khi đang tiến,
robot quá
gần vật cản (<DI,
DJ,DK)
=> robot lùi lại,
quay sang phải
45 độ
15
Sơ đồ quá trình tìm đường
Sơ đồ quá trình tìm đường
16
Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng
17
Bài toán tìm đường toàn cục
Bài toán tìm đường toàn cục
Tìm được đường đi tối ưu
Chia môi trường thành các ô
lưới
Sử dụng thuật toán lan
truyền khoảng
cách (của Kang và Javis)
18
Vật cản được giãn bằng bán kính đường tròn
bao robot
Robot được thu nhỏ lại thành một điểm
tại tâm, chuyển động qua các tâm ô vuông
Đánh dấu các ô có vật cản

Vật cản được giãn ra
Chuyển động của
tâm robot giữa
các ô lưới
19
Thuật toán lan truyền khoảng cách
Thuật toán lan truyền khoảng cách
Xuất phát tại ô đích, lan truyền khoảng
cách ra các ô xung quanh
Mục đích: mỗi ô sẽ chứa khoảng cách ngắn
nhất tới đích
20
Trình tự thuật toán
Trình tự thuật toán
Khởi đầu một giá trị khoảng cách rất
lớn
cho từng ô khác ô đích
Giá trị khoảng cách của ô đích đặt
bằng 0
Quét (thuận và ngược) với từng ô
lưới,
không xét các ô có vật cản
21
So sánh giá trị khoảng cách của ô với giá trị
khoảng cách ô liền kề + khoảng cách giữa
chúng
Cập nhật giá trị nhỏ nhất cho ô lưới
Lặp đến khi giá trị khoảng cách không còn
thay đổi
22

Ví dụ của thuật toán
Ví dụ của thuật toán
23
Thuật toán lập đường đi
Thuật toán lập đường đi
Bắt đầu ở ô xuất phát
Xét các ô liền kề xem ô nào có giá trị khoảng cách < giá trị
khoảng cách của ô xuất phát hay không.
If không có Then kết thúc, không tìm được đường đi
Else {Có đường đi}
Đưa ô xuất phát vào đường đi
Repeat
Xét các ô liền kề để tìm ô có giá trị khoảng cách thấp
nhất
Chuyển tới ô liền kề
Đưa ô đó vào đường đi
Until tới ô đích
End
24
Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng
25
Phần 2
Phần 2
Cấu tạo phần cứng và các
phương pháp điều khiển
trong rô bốt tự hành