ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH BÁM THEO ĐƯỜNG ĐI
CHO TRƯỚC CHO MOBILE ROBOT
1
NỘI DUNG
1. Tổng quan về đề tài
2. Lựa chọn phương án và thiết kế phần cứng
3. Giải thuật điều khiển
4.Thực nghiệm
5. Kết luận
2
1. Tổng quan về đề tài
Đặt vấn đề
Vận hành
tự động
3
1. Tổng quan về đề tài
Đặt vấn đề
4
1. Tổng quan về đề tài
Nhiệm vụ và phạm vi đề tài
Nhiệm vụ đề tài:
• Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mobile robot bám đường đi sử dụng camera
• Thiết kế mô hình mobile robot
• Xây dựng hệ thống mạch điều khiển và chương trình điều khiển robot
• Tiến hành thực nghiệm và nhận xét kết quả
Phạm vi đề tài:
• Robot hoạt động trên địa hình phẳng có kích thước giới hạn 1200x1200 mm
• Đường đi di chuyển là đường thẳng, chiều dài 800mm, bề dày 50 mm
• Tải trọng tối đa của robot là 10 kg
• Vận tốc tối thiểu 20mm/s
5
2. Lựa chọn phương án và thiết kế phần cứng
Lựa chọn phương án
Lựa chọn mô hình ba bánh
Mô hình ba bánh
Mô hình bốn bánh
6
2. Lựa chọn phương án và thiết kế phần cứng
Lựa chọn động cơ
Điện áp hoạt động : 24 (VDC), dòng khi không có tải: 2 (A).
Công suất: 19 (W).
Tốc độ: 4400 (vòng/phút).
Đường kính trục ra : 5 (mm), chiều dài trục : 25 (mm).
Encoder: 2 kênh A và B, độ phân giải 108 (xung/vòng), điện
áp hoạt động 5 (V).
Động cơ DC Servo
7
2. Lựa chọn phương án và thiết kế phần cứng
Thiết kế cơ khí
Mô hình thiết kế cơ khí 3D
8
2. Lựa chọn phương án và thiết kế phần cứng
Xây dựng hệ thống mạch điện
Nguồn tổ ong 24V
Driver L298N
Arduino Mega 2560
Mạch giảm áp LM256
9 HC-05
Bluetooth
7
3. Giải thuật điều khiển
• Calibration Camera
• Tìm tọa độ đường đi và theo dõi tọa độ robot
• Điều khiển robot
10
3. Giải thuật điều khiển
Calibration Camera
Calibration Camera: là một phương pháp tính toán và thực nghiệm nhằm
tìm ra các thông số của camera cho việc tái tạo không gian 3D của một cảnh
nào đó trong thực tế bằng những ảnh mà camera đó chụp lại được.
11
3. Giải thuật điều khiển
Calibration Camera
12
3. Giải thuật điều khiển
Calibration Camera
13
3. Giải thuật điều khiển
Tìm tọa độ đường đi và theo dõi tọa độ robot
Tìm tọa độ đường đi:
Quá trình tìm tọa độ đường đi
• Tìm xương là kỹ thuật làm mỏng đối tượng trên ảnh mà không làm thay
đổi cấu trúc chủ yếu của một ảnh, dựa trên quá trình dãn nở và ăn mòn.
• Contour là kỹ thuật tách biên dạng của đối tượng ra khỏi nền.
14
3. Giải thuật điều khiển
Tìm tọa độ đường đi và theo dõi tọa độ robot
Tìm tọa độ đường đi:
Tìm xương
Tìm tọa độ dựa vào contour
15
3. Giải thuật điều khiển
Tọa độ
pixel
(x,y)
Khoảng
Tọa độ thực (mm)
cách
(X,Y)
thực(mm
)
(158,82)&(
(28.9294, -24.7556)&(730.5395,
491,72)
-65.6381)
(158,82)&(
(28.9294, -24.7556)&(46.3355,
156,416)
679.2185)
(491,76)&(
(732.6484, -57.2087)&(748.3341,
489,412)
650.9802)
(156,416)&
(46.3355, 679.2185)&(748.3341,
(489,412)
650.9802)
Khoảng
cách
tính(mm)
Sai số
(mm)
700
702.8002
2.8002
700
704.1893
4.1893
700
704.1893
4.1893
700
702.5663
2.5663
3. Giải thuật điều khiển
Tìm tọa độ đường đi và theo dõi tọa độ robot
Theo dõi tọa độ robot
17
3. Giải thuật điều khiển
Truyền nhận dữ liệu
t _b
max byte( X ) byte('n') max byte(Y) byte('n')
Baudrate
18
3. Giải thuật điều khiển
Điều khiển robot
• Phương pháp điều khiển
PWM
PID
19
3. Giải thuật điều khiển
Điều khiển robot
• Phương pháp điều khiển
PID_1
PID_2
20
4. Thực nghiệm
Di chuyển theo phương X
21
4. Thực nghiệm
Di chuyển theo phương X
Đồ thị khi robot di chuyển
Quá trình di chuyển theo phương X
22
4. Thực nghiệm
Di chuyển theo phương Y
23
4. Thực nghiệm
Di chuyển theo phương Y
Quá trình di chuyển theo phương Y
Đồ thị khi robot di chuyển
24
4. Thực nghiệm
Di chuyển thẳng và chuyển hướng
25
