NGÔ ANH TÚ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
KS. Ngô Anh Tú
CƠ ĐIỆN TỬ
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH
VƯỢT ĐỊA HÌNH PHỨC TẠP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CƠ ĐIỆN TỬ
CH2012B
Hà Nội – 2014
i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
KS. Ngô Anh Tú
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT TỰ HÀNH
VƯỢT ĐỊA HÌNH PHƯC TẠP
Chuyên ngành: Cơ Điện Tử
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS Phan Văn Đồng
2. TS. Nguyễn Hồng Thái
Hà Nội – 2014
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi Ngô Anh Tú, h c viên cao h ọc khóa 2012B.CĐT.KH chuyên ngành
Điệ năm họ ại trƣờng Đạ n T . Sau g n 2 c t p, nghiên c u t i H c Bách Khoa
N c s c c bi t ội, đƣợ giúp đ ủa các thày giáo, đ PGS.TS Phan Văn Đồng
TS. Nguy n H ồng Thái, tôi đã hoàn thành xong luận văn tố t nghi p th c sĩ.
V tài luới đề ận văn là: "Nghiên c u, thi t k , t o robot t ế ế chế hành vượt địa
hình ph c t p ", tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứ ủa cá nhân tôi dƣớu c i
d ng d n c TS. Nguy n H ng Thái ch tham hƣớ a PGS.TS Phan Văn Đồng
kh ệu đƣợ á nhân khác dƣớo các tài li c li t kê. Tôi không sao chép công trình c a c i
b hình th c nào. N u có, tôi xin hoàn thành ch u trách nhi m t k ế
Hà N i, ngày tháng 9 10 năm 2014
Ngƣời cam đoan
Ngô Anh Tú
iii
LỜI CẢM ƠN
Trong su t quá trình th c hi tài " ện đề Nghiên c u, thi t k , ch t o robot t ế ế ế
hành vượt đị a hình ph c t p", c m t s k t qu nh: Tìm hiem đã đạt đƣợ ế nhất đị u
đƣợ , tính toán độ các phƣơng thứ ập trình, đic v cân b ng robot ng h c robot, c l u
khi ạt động robot, cũng nhƣ hiể n ho u thêm v cách th c trình bày b n v , các k
thu t liên quan v c thi m ch và công ngh x xin trân tr ng c vi ết kế nh. Em m
ơn sự giúp đỡ c a PGS.TS Phan Văn Đồng, NguyTS n H ng Thái các thày
trong b môn thi t k máy Robot, Vi u ki sở ế ế ện khí đã tạo điề n để em
hoàn thành đề ế ế ận văn tài này. Tuy nhiên, v i kinh nghi m th c t còn h n ch nên lu
không th c nh ng thi hoàn thi n m t cách hoàn h tránh đƣợ ết sót và chƣa th ảo nhƣ
mong đợ ầy đóng góp nh ến để đề tài đƣợi. Kính mong quý th ng ý ki c hoàn
thành t ốt hơn.
Hà N i, ngày 10 tháng 9 năm 2014
HVTH
Ngô Anh Tú
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .............................................. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ......................................................... vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. xii
Chƣơng 1 ................................................................................................................ - -1
TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT ................................................................... - -1
1.1 Giới thiệu ...................................................................................................... - -1
1.2 Lịch sử phát triển của mobile robot [8] ........................................................ - -2
1.4 Ứng dụng của mobile robot ...................................................................... - -11
1.5 Kết luận và định hƣớng nghiên cứu mobile robot ..................................... - -14
Chƣơng 2 .............................................................................................................. - -15
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ROBOT ....................................................................... - -15
2.1 Đặt vấn đề ................................................................................................... - -15
a ) Mô hình động học robot.............................................................................. - -19
b) Mô hình động học mobile robot ................................................................... - -21
2.3 Phân tích và lựa chọn kết cấu ..................................................................... - -24
a) Yêu cầu chung .............................................................................................. - -24
b) Phƣơng án thiết kế ........................................................................................ - -25
c) Khả năng hoạt động của robot ...................................................................... - -27
2.4 Tính toán kích thƣớc robot ......................................................................... - -28
a) Khi robot chuyển động trên mặt phẳng ngang ............................................. - -28
b) Khi robot chuyển động trên mặt phẳng nghiêng đều ................................... - -33
c) Khi robot chuyển động trên mặt phẳng lệch ................................................ - -34
2.5 Kết luận ..................................................................................................... - -39
Mô hình robot sau khi chế tạo thực nghiệm ..................................................... - -40
Chƣơng 3 .............................................................................................................. - -41
CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ XỬ LÝ ẢNH ............................................................... - -41
3.1 Khái niệm và quá trình xử lí ảnh ................................................................ - -41
a) Chụp ảnh ...................................................................................................... - -42
b) Quá trình tiền xử lí dữ liệu ảnh - -................................................................... 42
c) Phân tích hình ảnh (xác định đƣờng, góc, cạnh, khối, ...) ........................... - -42
d) Nhận dạng, phân mảnh ................................................................................ - -42
e) Xử lí mức cao .............................................................................................. - -42
3.2 Thƣ viện OpenCV ...................................................................................... - -43
a) Cấu tạo của thƣ viện OpenCV ..................................................................... - -43
b) Các chức năng của OpenCV ........................................................................ - -43
3.3 Các cấu trúc dữ liệu cơ bản của OpenCV .................................................. - -45
3.4 Thao tác xử lí ảnh cơ bản với thƣ viện OpenCV ...................................... - -46