zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Tự động hoá

Điều khiển và lập bản đồ cho robot di động

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Robot di động thông minh đang được nghiên cứu, phát triển và đưa vào sử dụng phục vụ xã hội ngày càng trở nên phổ biến như: robot bán hàng tự động, robot nấu ăn, robot chăm sóc sức khỏe cho người bệnh, robot hút bụi, robot giữ nhà, robot thám hiểm... Định vị và xây dựng bản đồ - SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) hiện nay được sử dụng ngày càng nhiều cho các robot di động thông minh phục vụ đời sống con người. Bài viết này tác giả tập trung trình bày nghiên cứu xây dựng bản đồ 2D cho robot, thiết kế và lập trình hệ thống điều khiển robot.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điều khiển và lập bản đồ cho robot di động

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP BẢN ĐỒ CHO ROBOT DI ĐỘNG Triệu Thị Minh Thu Trường Đại học Thủy lợi, email: thutrieu@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Raspberry Pi để kiểm nghiệm kết quả nghiên cứu và làm chủ điều khiển mô hình khi nghiên Robot di động thông minh đang được cứu. Robot được điều khiển bằng hai chế độ: nghiên cứu, phát triển và đưa vào sử dụng điều khiển robot bằng tay cầm Xbox 360 và phục vụ xã hội ngày càng trở nên phổ biến điều khiển robot tự động di chuyển bằng cách như: robot bán hàng tự động, robot nấu ăn, điều hướng trực tiếp trên bản đồ 2D. Khi robot chăm sóc sức khỏe cho người bệnh, robot di chuyển sẽ tự động cập nhật bản đồ robot hút bụi, robot giữ nhà, robot thám của môi trường xung quanh và xác định được hiểm... Định vị và xây dựng bản đồ - SLAM các vật cản. Bài báo này tác giả tập trung trình (Simultaneous Localization and Mapping) bày nghiên cứu xây dựng bản đồ 2d cho robot, hiện nay được sử dụng ngày càng nhiều cho thiết kế và lập trình hệ thống điều khiển robot. các robot di động thông minh phục vụ đời sống con người. Lập bản đồ (Mapping) là quá trình mô hình hóa môi trường làm việc cho robot giúp robot xác định được vị trí của mình cũng như các chướng ngại vật xuất hiện trong môi trường làm việc. Dựa vào bản đồ được tạo ra, robot có thể điều hướng tự động, từ đó ứng dụng trong các lĩnh vực phục vụ đời sống xã hội. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về định vị và lập bản đồ cho robot di động ứng dụng trong các môi trường thực tế và cũng được các tác giải xây dựng và thực thi trên nền tảng ROS. Tuy nhiên việc sử dụng hệ Hình 1. Các thiết bị phần cứng hệ thống thống nhiều cảm biến cho việc xây dựng bản đồ cho robot phải di chuyển linh hoạt trong 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU các môi trường sẽ làm tăng độ phức tạp, chi 2.1. Hệ thống điều khiển robot phí và thời gian xử lý của hệ thống. Đề tài đưa ra giải pháp xây dựng bản đồ cho robot dựa Hoạt động của hệ thống: Dữ liệu từ môi vào một cảm biến duy nhất là cảm biến Lidar trường xung quanh robot được thu thập và xử A1M8, robot có khả năng tránh vật cản và thu lý dựa vào cảm biến phát hiện ánh sáng và thập dữ liệu từ môi trường xung quanh dựa phạm vi Lidar. Dữ liệu sau khi được xử lý sẽ vào cảm biến này từ đó thiết lập bản đồ ảo được gửi đến máy tính dựa vào Raspberry Pi3. một cách nhanh hơn và chính xác nhất. Robot Phân tích dữ liệu, xây dựng bản đồ, định vị và được ứng dụng cảm biến Lidar cùng nhiều điều hướng robot trên máy tính dựa vào nền công nghệ hiện đại giúp Robot hoạt động tảng ROS và các thuật toán SLAM. Mô phỏng thông minh và hiệu quả. Tác giả chế tạo một bản đồ và hoạt động của robot hiển thị trên mô hình robot tự hành với hệ thống điều khiển máy tính dựa vào phần mềm Rviz. Máy tính gọn nhẹ, bo mạch điều khiển trung tâm là nhận và xử lý tín hiệu điều khiển của hai chế 51
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 độ: một là điều hướng robot trực tiếp từ bản 2.2.2. Ubuntu và Vision studioCode đồ 2d trên máy tính, hai là điều khiển robot di chuyển bằng bằng tay cầm Joystick. Sau đó Tác giả lựa chọn hệ điều hành Ubuntu, máy tính gửi tín hiệu điều khiển đến phiên bản Ubuntu 20.04 cho Raspberry và Raspberry, tại đây bo mạch trung tâm này sẽ máy tính. Để cài đặt và truy cập hệ điều hành xử lý và gửi tín hiệu điều khiển đến Driver này cần sử dụng thể nhớ, phần mềm động cơ để điều khiển các động cơ hoạt động balenaEtcher và phần mềm putty. Để viết nhằm mục đích điều robot di chuyển theo quỹ chương trình điều khiển robot hoạt động theo đạo yêu cầu. Driver điều khiển động cơ trong quỹ đạo yêu cầu tác giả sử dụng ngôn ngữ lập hệ thống điều khiển là mô đun L298, bốn trình Python và viết trên phần mềm Visual động cơ sử dụng là động cơ một chiều 12V. studio code. Sau khi cài đặt đầy đủ các phần mềm trên, ta có thể sử dụng Visual studio code để đăng nhập vào ubuntu serve để viết chương trình điều khiển. Hình 2. Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống điều khiển 2.2. Các phần mềm sử dụng 2.2.1. ROS và Rviz Phần mềm chính mà tác giả lựa chọn để xây dựng bản đồ 2d cho mô hình robot là hệ điều hành Robot (ROS), được cài đặt trên Hình 4. Lưu đồ thuật toán điều khiển robot máy tính xách tay. Để sử dụng được nền tảng này, cần có hệ điều hành Ubuntu trên máy 2.3. Xây dựng bản đồ 2d Robot tính để chạy ROS. ROS sử dụng hệ thống Cảm biến Lidar A1M8 thu thập và xử lý quản lý quy trình, giao diện người dùng, hệ dữ liệu của môi trường xung quang robot thống tệp và tiện ích lập trình của hệ điều hoạt động, sau đó gửi tín hiệu về Rasberry, hành. Bản đồ sẽ hiển thị trong ứng dụng bo mạch điều khiển này nhận và xử lý tín RViz hiển thị trong Hình 3. hiệu đó để gửi về máy tính nhằm mục đích xây dựng bản đồ cho robot. Để máy tính nhận được các dữ liệu mà cảm biến thu thập được để xây dựng được bản đồ thì ta cần phải chạy các lệnh yêu cầu trên các Terminal trong ubuntu và Ros. Trên mạch điều khiển: Terminal 1 để thiết lập môi trường cho Ros master và Ros ip cho mạch điều khiển và máy tính. Terminal 2 để xuất dữ liệu thu được từ cảm biến lidar. Terminal 3 để đọc Hình 3. Bản đồ 2d trên Rviz dữ liệu từ tay cầm joystick. Trên máy tính: 52
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 Terminal 1 để thiết lập môi trường cho Ros master và Ros ip để thiết lập ip cho máy tính và cổng máy chủ ros, dùng hector slam để lập bản đồ 2d. Terminal 2 để khởi tạo lệnh để có thể điều khiển bằng joystick. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Hình 6. Robot hoạt động Hình 5 trình bày hoạt động robot đang di tại phòng PLC Đại học Thủy lợi chuyển, thu thập dữ liệu và lập bản đồ 2d cho phòng ký túc xá của đại học thủy lợi, bản đồ 4. KẾT LUẬN được mô phỏng trên Rviz. Robot đang được điều khiển ở chế độ tay cầm Xbox 360. Hình Bài báo đã trình bày chi tiết về xây và lập 6 trình bày bản đồ mà robot thu thập và xây trình hệ thống điều khiển mô hình robot di dựng được ở phòng thí nghiệm PLC của đại động là xe tự hành bốn bánh di chuyển trong học Thủy lợi, robot hoạt động ở chế độ điều môi trường trong nhà. Tác giả đã trình bày hướng trực tiếp từ bản đồ. Từ hình ảnh kết các phần mềm và phương pháp xây dựng bản quả nghiên cứu cho thấy việc xây dựng bản đồ 2d cho robot. Kết quả của nghiên cứu có đồ 2D cho robot di động dựa vào cảm biến thể ứng dụng cho các robot di động hoạt Lidar và nền tảng Ros cho độ rõ nét và chính động trong các nhà máy, vận chuyển hàng xác của bản đồ xây dựng được. Các vật cản hóa trong nhà, robot phục vụ trong nhà hàng, động của môi trường được thể hiện là các bệnh viện, các môi trường độc hại có không điểm xanh, các vật cản cố định được thể hiện gian khép kín. Bản đồ 2D còn có thể ứng là các vệt màu đen trên bản đồ. Hình ảnh rõ dụng cho các robot di động có tích hợp các nét sau 3 lần thiết lập và lấy mẫu. cơ cấu chấp hành hoặc tay máy robot. Nhờ đó, ngoài việc di chuyển tự động, robot có thể thực hiện các nhiệm vụ tương tác cụ thể trong không gian hoạt động. Kết quả nghiên cứu của bài báo hy vọng đóng góp cho sự phát triển các sản phẩm robot thông minh có giá thành rẻ để ứng dụng rộng rãi vào phục vụ xã hội. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đoàn Văn Ban (1999): Phân tích và thiết kế hướng đối tượng. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. [2] Nguyễn Ngọc Giang, Phan Xuân Vọng (2022): Đường vào lập trình Python. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. [3] S. Park and G. Lee, "Mapping and localization of cooperative robots by ROS and SLAM in unknown working area," in 2017 56th Annual Conference of the Hình 5. Robot hoạt động Society of Instrument and Control tại phòng ký túc xá Đại học Thủy lợi Engineers of Japan (SICE), 2017. 53

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2437 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.