intTypePromotion=1

Luận văn Thạc sĩ Công nghệ điện tử viễn thông: Nghiên cứu phương pháp tổng hợp cảm biến dùng cho kỹ thuật dẫn đường các robot di động

Chia sẻ: Nguyễn Văn H | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:147

0
26
lượt xem
5
download

Luận văn Thạc sĩ Công nghệ điện tử viễn thông: Nghiên cứu phương pháp tổng hợp cảm biến dùng cho kỹ thuật dẫn đường các robot di động

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung luận văn "Nghiên cứu phương pháp tổng hợp cảm biến dùng cho kỹ thuật dẫn đường các robot di động" gồm 3 chương trình bày về: Phương pháp tổng hợp cảm biến, xây dựng mô hình robot di động đa cảm biến, tổng hợp cảm biến dùng cho định vị và lập bản đồ dẫn đường robot di động, điều khiển chuyển động. Mời các bạn cùng tham khảo đề tài.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Công nghệ điện tử viễn thông: Nghiên cứu phương pháp tổng hợp cảm biến dùng cho kỹ thuật dẫn đường các robot di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> -------------------------------------TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Trần Thuận Hoàng<br /> <br /> NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP<br /> TỔNG HỢP CẢM BIẾN<br /> DÙNG CHO KỸ THUẬT DẪN ĐƯỜNG<br /> CÁC ROBOT DI ĐỘNG<br /> <br /> Chuyên ngành:<br /> Mã số chuyên ngành:<br /> <br /> Kỹ thuật Điện tử<br /> 62 52 70 01<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG<br /> <br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:<br /> 1. PGS. TS. TRẦN QUANG VINH<br /> 2. PGS. TS. BẠCH GIA DƯƠNG<br /> <br /> Hà Nội - 2015<br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN<br /> <br /> Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả<br /> nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất<br /> kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu<br /> (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.<br /> Tác giả luận án<br /> <br /> ii<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> Trang<br /> <br /> Trang phụ bìa ........................................................................................................... i<br /> Lời cam đoan........................................................................................................... ii<br /> Mục lục .................................................................................................................. iii<br /> Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ..................................................................... vi<br /> Danh mục các bảng ............................................................................................... vii<br /> Danh mục các hình vẽ, đồ thị................................................................................. vii<br /> MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1<br /> CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP CẢM BIẾN ................................ 10<br /> 1.1. Hệ thống tổng hợp dữ liệu cảm biến ............................................................... 12<br /> 1.1.1. Tổng hợp dữ liệu đa cảm biến.................................................................. 12<br /> 1.1.2. Quản lý đa cảm biến ................................................................................ 17<br /> 1.1.3. Phân loại tổng hợp đa cảm biến ............................................................... 19<br /> 1.1.3.1. Phân loại theo mức ........................................................................... 19<br /> 1.1.3.2. Phân loại dựa trên dữ liệu vào ra ...................................................... 20<br /> 1.1.3.3. Phân loại dựa trên cấu hình cảm biến ............................................... 21<br /> 1.1.4. Các vấn đề cần giải quyết trong bài toán tổng hợp dữ liệu đa cảm biến ... 23<br /> 1.1.5. Kiến trúc hệ thống tổng hợp dữ liệu ........................................................ 26<br /> 1.1.5.1. Kiến trúc tổng hợp trung tâm ........................................................... 26<br /> 1.1.5.2. Kiến trúc tổng hợp phân tán ............................................................ 26<br /> 1.1.5.3. Kiến trúc tổng hợp cục bộ ............................................................... 27<br /> 1.2. Các phương pháp tổng hợp cảm biến cho robot di động .................................. 28<br /> 1.2.1. Định vị và lập bản đồ............................................................................... 28<br /> 1.2.2. Tổng hợp cảm biến với phương pháp suy luận xác suất để nâng cao độ tin<br /> cậy cho bài toán định vị robot ........................................................................... 33<br /> 1.2.3. Tổng hợp cảm biến bằng bộ lọc Kalman để nâng cao độ tin cậy cho bài<br /> toán định vị robot. ............................................................................................. 34<br /> 1.3. Kết luận .......................................................................................................... 40<br /> CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ROBOT DI ĐỘNG ĐA CẢM BIẾN.... 41<br /> 2.1. Thiết kế chế tạo phần cứng mô hình robot di động đa cảm biến. ..................... 41<br /> 2.1.1. Các mô đun cảm nhận, khối điều khiển và cơ cấu chấp hành của robot.... 41<br /> 2.1.1.1. Cấu trúc cơ khí của robot.................................................................. 43<br /> 2.1.1.2. Các mô đun điều khiển chuyển động. ............................................... 44<br /> iii<br /> <br /> 2.1.1.3. Các mô đun cảm biến trên robot ....................................................... 44<br /> 2.1.1.4. Khối điều khiển điện tử trong robot .................................................. 53<br /> 2.1.1.5. Các khối giao tiếp truyền tin giữa vi điều khiển MCUdsPIC với máy<br /> tính ............................................................................................................... 56<br /> 2.1.2. Chương trình điều khiển hệ thống ........................................................... 57<br /> 2.2. Đo đạc đánh giá mô hình hệ thống được chế tạo ............................................. 59<br /> 2.2.1. Kiểm tra độ chính xác của chuyển động robot ......................................... 59<br /> 2.2.1. Kiểm tra độ tin cậy của ảnh laser ............................................................. 60<br /> 2.3. Kết luận .......................................................................................................... 63<br /> CHƯƠNG 3. TỔNG HỢP CẢM BIẾN DÙNG CHO ĐỊNH VỊ VÀ LẬP BẢN<br /> ĐỒ DẪN ĐƯỜNG ROBOT DI ĐỘNG .............................................................. 64<br /> 3.1. Tổng hợp cảm biến bằng bộ lọc Kalman mở rộng để nâng cao độ tin cậy của<br /> phép định vị robot ................................................................................................. 65<br /> 3.1.1. Tổng hợp dữ liệu odometry với cảm biến chỉ hướng từ-địa bàn. .............. 70<br /> 3.1.1.1. Xác định các ma trận trong các bước tổng hợp dùng EKF ................ 70<br /> 3.1.1.2. Thực nghiệm và thảo luận ................................................................ 72<br /> 3.1.2. Tổng hợp dữ liệu với thêm cảm biến đo xa laser ...................................... 73<br /> 3.1.2.1. Tính véc-tơ zk, ma trận Hk và ma trận hiệp phương sai Rk ................ 74<br /> 3.1.2.2. Nhận dạng các tham số var(ri) và var(ψi) của ma trận Rk .................. 77<br /> 3.1.2.3. Thực nghiệm và thảo luận ................................................................ 81<br /> 3.1.3. Tổng hợp dữ liệu với cảm biến camera ảnh toàn phương ........................ 84<br /> 3.1.3.1. Tính véc-tơ zk, ma trận Hk và ma trận hiệp phương sai Rk ................ 84<br /> 3.1.3.2. Áp dụng kỹ thuật thị giác máy tính phát hiện cột mốc và đo góc γk .. 87<br /> 3.1.3.3. Khảo sát sai số định góc của cảm biến ảnh toàn phương ................... 88<br /> 3.1.3.4. Kết quả thực nghiệm và thảo luận .................................................... 89<br /> 3.2. Xây dựng bản đồ dẫn đường bằng tổng hợp dữ liệu cảm biến đo xa laser ...... 91<br /> 3.2.1. Thu thập dữ liệu 3D các điểm ảnh của vật cản ........................................ 91<br /> 3.2.2. Giải thuật IPaBD xây dựng bản đồ dẫn đường 2D ................................... 92<br /> 3.2.3. Thực nghiệm xây dựng bản đồ và áp dụng cho vạch đường đi và điều<br /> khiển robot ........................................................................................................ 95<br /> 3.2.3.1. Kết quả xây dựng bản đồ bằng giải thuật IPaBD .............................. 95<br /> 3.2.3.2. Thực nghiệm vạch đường đi và điều khiển robot nhờ bản đồ dẫn<br /> đường ........................................................................................................... 97<br /> 3.3. Kết luận .......................................................................................................... 99<br /> <br /> iv<br /> <br /> CHƯƠNG 4. ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG................................................ 100<br /> 4.1. Sự ổn định Lyapunov và nguyên lý bất biến LaSalle ............................ 100<br /> 4.1.1. Khái niệm ổn định Lyapunov đối với hệ tự trị ....................................... 100<br /> 4.1.2. Nguyên lý bất biến LaSalle .................................................................... 102<br /> 4.2. Xây dựng bộ điều khiển chuyển động ổn định ............................................. 102<br /> 4.2.1. Mô hình động học.................................................................................. 103<br /> 4.2.2. Thiết kế bộ điều khiển ........................................................................... 106<br /> 4.2.2.1. Điều khiển ổn định trong tập cấu hình toàn cục G ........................ 106<br /> 4.2.2.2. Điều khiển ổn định hệ thống trong tập cấu hình cục bộ L ........... 109<br /> 4.2.3. Sử dụng bộ lọc Kalman cho vòng điều khiển phản hồi .......................... 111<br /> 4.2.4. Mô phỏng và thực nghiệm ..................................................................... 112<br /> 4.3. Kết luận ........................................................................................................ 116<br /> KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................. 117<br /> 1. Các nội dung được thực hiện trong Luận án ..................................................... 117<br /> 2. Những đóng góp chính của Luận án ................................................................ 118<br /> 3. Hướng phát triển tương lai ............................................................................... 118<br /> DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN<br /> LUẬN ÁN .......................................................................................................... 120<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 122<br /> <br /> v<br /> <br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2