Quy hoạch quỹ đạo robot di động bằng thị giác máy tính

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM TẠ

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Phạm vi nghiên cứu

1.4. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: THỊ GIÁC MÁY TÍNH VÀ THƯ VIỆN OPENCV

2.1. Giới thiệu

2.2. Sự phát triển của thị giác máy tính

3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH QUỸ ĐẠO CHO ROBOT

3.1. Phương pháp định hướng

3.1.1. Phương pháp định hướng dựa trên bản đồ

3.1.2. Định hướng dựa trên xây dựng bản đồ

3.1.3. Định hướng không dựa trên bản đồ

3.2. Phương pháp tránh vật cản

3.2.1. Phương pháp Bug

3.2.2. Phương pháp Potential Field

3.2.3. Phương pháp Vecto Field Histogram (VFH)

3.3. Phương pháp nhận dạng vật thể

3.3.1. Phương pháp so khớp đặc điểm hình học

3.3.2. Phương pháp nhận dạng dựa trên diện mạo

3.3.3. Phương pháp nhận dạng dựa trên đặc điểm cục bộ

4. CHƯƠNG 4: THUẬT TOÁN QUY HOẠCH QUỸ ĐẠO

4.1. Quy hoạch quỹ đạo

4.1.1. Bản đồ môi trường

4.1.2. Giải thuật quy hoạch quỹ đạo chuyển động

4.2. Thuật toán tránh vật cản

4.2.1. Xây dựng biểu đồ histogram

4.3. Thuật toán định vị trí bằng điểm mốc

4.3.1. Tìm điểm mốc trên ảnh

4.3.2. Thuật Toán Meanshift

4.3.3. Định vị trí bằng điểm mốc

4.4. Phát hiện cửa

4.4.1. Đặc điểm cửa

4.4.2. Thuật toán phát hiện cửa

4.5. Tìm vật thể đích

4.5.1. Thuật toán nhận dạng vật thể đích

4.5.2. Phương pháp nhận dạng SURF

5. CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH ROBOT DI ĐỘNG VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

5.1. Mô hình robot di động

5.1.1. Mô hình hệ thống

5.1.2. Cảm biến camera Kinect

5.2. Kết quả thực nghiệm

5.2.1. Bản đồ môi trường

5.2.2. Kết quả thực nghiệm các thuật toán

5.2.3. Kết quả thực nghiệm thuật toán quy hoạch cho robot

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN

6.1. Kết quả đạt được

6.2. Hạn chế của đề tài

6.3. Hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về quy hoạch quỹ đạo robot di động bằng thị giác máy tính

Quy hoạch quỹ đạo cho robot di động là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong công nghệ robot. Sự phát triển của thị giác máy tính đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện khả năng di chuyển và nhận diện môi trường của robot. Robot di động hiện nay có thể sử dụng camera để thu thập thông tin về môi trường xung quanh, từ đó xây dựng bản đồ và lập kế hoạch di chuyển hiệu quả.

1.1. Ứng dụng của thị giác máy tính trong robot di động

Thị giác máy tính cho phép robot nhận diện và phân tích hình ảnh từ môi trường. Điều này giúp robot có khả năng xác định vị trí, nhận diện vật thể và tránh chướng ngại vật. Các ứng dụng này rất quan trọng trong việc phát triển robot tự hành.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng camera trong quy hoạch quỹ đạo

Sử dụng camera giúp robot thu thập thông tin chi tiết về màu sắc, hình dáng và khoảng cách đến các vật thể. Điều này mang lại độ chính xác cao hơn so với các cảm biến truyền thống như siêu âm hay laser.

II. Thách thức trong quy hoạch quỹ đạo robot di động

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc quy hoạch quỹ đạo cho robot di động cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác của cảm biến, sự thay đổi của môi trường và khả năng nhận diện vật thể đều ảnh hưởng đến hiệu quả của robot.

2.1. Độ chính xác của cảm biến và sai số trong định vị

Độ chính xác của cảm biến là yếu tố quyết định trong việc xác định vị trí của robot. Sai số từ các cảm biến như encoder có thể dẫn đến việc robot không xác định đúng vị trí của mình trong môi trường.

2.2. Sự thay đổi của môi trường và ảnh hưởng đến robot

Môi trường xung quanh có thể thay đổi liên tục, với các vật cản xuất hiện ngẫu nhiên. Robot cần có khả năng nhận diện và điều chỉnh quỹ đạo di chuyển để tránh va chạm.

III. Phương pháp quy hoạch quỹ đạo cho robot di động

Có nhiều phương pháp quy hoạch quỹ đạo cho robot di động, trong đó việc sử dụng thuật toán nhận dạng và hệ thống điều khiển là rất quan trọng. Các phương pháp này giúp robot lập kế hoạch di chuyển hiệu quả và an toàn.

3.1. Thuật toán nhận dạng vật thể và điểm mốc

Robot sử dụng thuật toán nhận dạng để xác định các điểm mốc trong môi trường. Việc nhận diện này dựa trên màu sắc và hình dáng của các vật thể, giúp robot định vị chính xác hơn.

3.2. Phương pháp tránh vật cản hiệu quả

Các phương pháp như Bug, Potential Field và Vecto Field Histogram (VFH) được sử dụng để giúp robot tránh các vật cản trong quá trình di chuyển. Những phương pháp này giúp robot xác định vùng an toàn để di chuyển.

IV. Ứng dụng thực tiễn của quy hoạch quỹ đạo robot di động

Quy hoạch quỹ đạo cho robot di động có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như công nghiệp, y tế và dịch vụ. Robot có thể được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, hỗ trợ trong các ca phẫu thuật hoặc thực hiện các nhiệm vụ trong môi trường nguy hiểm.

4.1. Robot trong công nghiệp và sản xuất

Robot di động được sử dụng để tự động hóa quy trình sản xuất, giúp tăng năng suất và giảm chi phí lao động. Chúng có khả năng di chuyển linh hoạt trong nhà máy và thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại.

4.2. Robot trong lĩnh vực y tế

Trong y tế, robot có thể hỗ trợ bác sĩ trong các ca phẫu thuật hoặc di chuyển thiết bị y tế trong bệnh viện. Việc sử dụng robot giúp tăng độ chính xác và giảm thiểu rủi ro cho bệnh nhân.

V. Kết luận và tương lai của quy hoạch quỹ đạo robot di động

Quy hoạch quỹ đạo cho robot di động bằng thị giác máy tính đang mở ra nhiều cơ hội mới cho sự phát triển của công nghệ robot. Tương lai của lĩnh vực này hứa hẹn sẽ có nhiều tiến bộ với sự phát triển của các thuật toán và công nghệ mới.

5.1. Xu hướng phát triển trong nghiên cứu robot

Nghiên cứu về robot di động sẽ tiếp tục phát triển với sự cải tiến trong công nghệ cảm biến và thuật toán. Điều này sẽ giúp robot hoạt động hiệu quả hơn trong môi trường phức tạp.

5.2. Tác động của quy hoạch quỹ đạo đến xã hội

Quy hoạch quỹ đạo cho robot di động không chỉ cải thiện hiệu suất làm việc mà còn có thể thay đổi cách thức con người tương tác với công nghệ. Điều này mở ra nhiều cơ hội mới trong các lĩnh vực khác nhau.

Luận văn thạc sĩ về quy hoạch quỹ đạo cho robot di động dựa trên thị giác máy tính