Thiết Kế và Tích Hợp Thuật Toán Theo Dõi Người Cao Tuổi

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI HUMANOID ROBOT ĐỒNG HÀNH CÙNG NGƯỜI CAO TUỔI

1.1. Giới thiệu đề tài

1.2. Robot đồng hành và chăm sóc người cao tuổi

1.3. Humanoid robot đồng hành cùng người cao tuổi

1.4. Bài toán cần giải quyết

1.5. Giới hạn đề tài

1.6. Mục tiêu đề tài

2. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

2.1. OpenBot

2.2. Person following robot

2.3. Bảng 2.1: Các kỹ thuật theo dõi con người

2.4. Ưu, nhược điểm của các kỹ thuật trong Bảng 2.1

3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. Tổng quan về hệ thống

3.2. Hệ thống phần cứng và linh kiện sử dụng

3.2.1. Tổng quan hệ thống phần cứng

3.2.2. Mô hình thiết kế Humanoid Robot

3.2.3. Bộ bánh xích

3.2.4. Động cơ DC Servo JGB37-520

3.2.5. Mạch nguồn giảm áp XL4015

3.2.6. Pin Li-ion

3.2.7. USB Wifi N150USM

3.2.8. Máy tính AI NVIDIA Jetson Nano Developer Kit

3.2.9. Webcam Logitech HD C31

3.3. Hệ thống phần mềm

3.3.1. Tổng quan hệ thống phần mềm

3.3.2. Giải thuật streaming video sử dụng WebRTC

3.3.3. Ứng dụng kết hợp RetinaFace và MobileFaceNet trong nhận dạng khuôn mặt

3.3.4. Mô hình SSD_MobileNet phát hiện người

3.3.5. Giải thuật tracking KCF - DSST theo dõi chuyển động vật thể

3.3.6. Giải thuật điều khiển Robot di chuyển theo dõi đối tượng

3.3.7. Tối ưu hóa với NCNN và chạy với GPU

4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

4.1. Thực nghiệm mô hình phát hiện đối tượng người

4.2. Thực nghiệm mô hình nhận dạng khuôn mặt

4.3. Thực nghiệm thuật toán tracking — theo dõi đối tượng

4.4. Thực nghiệm thuật toán streaming video

4.4.1. Streaming video trên mạng nội bộ

4.4.2. Streaming video ra ngoài mạng internet

4.5. Thực nghiệm Robot và quá trình đồng hành cùng đối tượng người già

4.6. Thực nghiệm đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng

5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Hướng phát triển trong tương lai

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

I. Giới thiệu về thiết kế và tích hợp thuật toán theo dõi người cao tuổi

Thiết kế và tích hợp thuật toán theo dõi người cao tuổi là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong nghiên cứu công nghệ. Với sự gia tăng dân số già, nhu cầu về các giải pháp công nghệ hỗ trợ người cao tuổi ngày càng trở nên cấp thiết. Các robot đồng hành có thể giúp theo dõi sức khỏe và hành vi của người cao tuổi, từ đó cải thiện chất lượng cuộc sống cho họ.

1.1. Tại sao cần thiết kế robot theo dõi người cao tuổi

Dân số già đang gia tăng nhanh chóng, với dự báo đến năm 2050, 1/6 dân số thế giới sẽ trên 65 tuổi. Điều này tạo ra áp lực lớn lên hệ thống chăm sóc sức khỏe và gia đình. Robot theo dõi có thể giúp giảm bớt gánh nặng này.

1.2. Các công nghệ hiện có trong theo dõi người cao tuổi

Nhiều công nghệ hiện đại như cảm biến, camera và trí tuệ nhân tạo đang được áp dụng để phát triển các giải pháp theo dõi người cao tuổi. Những công nghệ này giúp nhận diện và theo dõi hành vi của người cao tuổi một cách hiệu quả.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế robot theo dõi người cao tuổi

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế robot theo dõi người cao tuổi cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác trong nhận diện, khả năng di chuyển và tương tác với người dùng là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ chính xác trong nhận diện đối tượng

Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo robot có thể nhận diện chính xác người cao tuổi trong các tình huống khác nhau. Việc sử dụng các thuật toán như SSD_MobileNet có thể giúp cải thiện độ chính xác này.

2.2. Khả năng di chuyển và tương tác

Robot cần có khả năng di chuyển linh hoạt và tương tác với người cao tuổi một cách tự nhiên. Điều này đòi hỏi thiết kế cơ khí và phần mềm phải được tối ưu hóa để đáp ứng nhu cầu của người dùng.

III. Phương pháp thiết kế robot theo dõi người cao tuổi hiệu quả

Để thiết kế một robot theo dõi người cao tuổi hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ tiên tiến. Việc tích hợp các thuật toán theo dõi và nhận diện là rất quan trọng để đảm bảo robot hoạt động hiệu quả.

3.1. Sử dụng thuật toán KCF và DSST

Thuật toán KCF (Kernelized Correlation Filter) và DSST (Discriminative Scale Space Tracker) là những công nghệ tiên tiến giúp theo dõi đối tượng một cách chính xác. Chúng cho phép robot theo dõi người cao tuổi ngay cả khi họ di chuyển.

3.2. Tích hợp công nghệ IoT vào robot

Việc tích hợp công nghệ IoT (Internet of Things) vào robot giúp cải thiện khả năng giám sát và theo dõi từ xa. Người thân có thể theo dõi tình trạng sức khỏe của người cao tuổi thông qua các ứng dụng di động.

IV. Ứng dụng thực tiễn của robot theo dõi người cao tuổi

Robot theo dõi người cao tuổi không chỉ là một ý tưởng mà đã được triển khai trong thực tế. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các robot này có thể cải thiện chất lượng cuộc sống cho người cao tuổi và giảm bớt gánh nặng cho gia đình.

4.1. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả của robot

Nghiên cứu cho thấy rằng robot có thể giúp người cao tuổi duy trì sự độc lập và an toàn hơn. Các thử nghiệm thực tế đã chứng minh rằng robot có thể theo dõi và hỗ trợ người cao tuổi trong các hoạt động hàng ngày.

4.2. Các dự án robot thành công trên thế giới

Nhiều dự án robot thành công đã được triển khai trên toàn cầu, như robot Ri-man và Buddy The Emotion Robot. Những robot này đã chứng minh được khả năng hỗ trợ người cao tuổi trong cuộc sống hàng ngày.

V. Kết luận và tương lai của robot theo dõi người cao tuổi

Tương lai của robot theo dõi người cao tuổi rất hứa hẹn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các robot này sẽ ngày càng trở nên thông minh và hiệu quả hơn trong việc hỗ trợ người cao tuổi.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ robot

Công nghệ robot đang phát triển nhanh chóng, với nhiều cải tiến trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo và cảm biến. Điều này sẽ giúp robot theo dõi người cao tuổi trở nên thông minh hơn và dễ dàng tương tác với người dùng.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực robot theo dõi người cao tuổi là rất quan trọng. Các nhà nghiên cứu cần tiếp tục tìm kiếm các giải pháp mới để cải thiện hiệu quả và độ tin cậy của robot.