Báo cáo Robot di động đa cảm biến và định vị robot bằng phương pháp tổng hợp cảm biến với bộ lọc Kalman mở rộng

Hội thảo toàn quốc về Điện tử - Truyền thông – An toàn thông tin, ATC/REV-2012 Multi-sensor mobile robot and the sensor fusion-based localization with Extended Kalman FilterTrần Thuận Hoàng, Phùng Mạnh Dương, Đặng Anh Việt và Trần Quang Vinh Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà nội e-Mail: thuanhoang@donga.edu.vnTóm tắtBáo cáo trình bày việc xây dựng khối cảm nhận của một robot di động đa cảm biến và việc dùng phương pháp tổng hợp cảm biến với bộ lọc Kalman mở rộng để định vị chính xác cho robot. Các cảm biến hiện đại như cảm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo " Robot di động đa cảm biến và định vị robot bằng phương pháp tổng hợp cảm biến với bộ lọc Kalman mở rộng "Hội thảo toàn quốc về Điện tử - Truyền thông – An toàn thông tin, ATC/REV-2012 Robot di động đa cảm biến và định vị robot bằng phương pháp tổng hợp cảm biến với bộ lọc Kalman mở rộng Multi-sensor mobile robot and the sensor fusion-based localization with Extended Kalman Filter Trần Thuận Hoàng, Phùng M ạnh Dương, Đặng Anh Việt và Trần Quang Vinh Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà nội e-Mail: thuanhoang@donga.edu.vn tính đồng thời các vị trí của robot dựa trên một sốTóm tắt thông tin về cảm biến nội và cảm biến ngoại của nó. Báo cáo trình bày việc xây dựng khối cảm nhận Từ các xuất phát điểm nêu trên, báo cáo này trìnhcủa một robot di động đa cảm biến và việc dùng bày việc xây dựng bộ phận cảm nhận cho một robot diphương pháp tổng hợp cảm biến với bộ lọc Kalman động đa cảm biến (sensor) với thiết kế các mạch điệnmở rộng để định vị chính xác cho robot. Các cảm biến tử liên quan và một mạng truyền thông có hiệu quảhiện đại như cảm biến lập mã trục quay, cảm biến chỉ giữa các sensor và bộ điều khiển. Trên cơ sở đó, mộthướng, cảm biến đo xa laser, cảm biến ảnh toàn chương trình phần mềm tổng hợp các cảm biến dựaphương, cảm biến siêu âm, bộ định vị toàn cầu GPS trên lý thuyết bộ lọc Kalman mở rộng đã được phátcùng được sử dụng trong robot. Điều này đòi hỏi phải triển và được trình bày cho phép cải thiện đáng kể độthiết kế một hệ thông tin dữ liệu có hiệu quả. Trên cơ chính xác của phép định vị robot.sở hệ thống đó, các chương trình điều khiển đã được Nội dung của bài báo được sắp xếp như sau: Mụcphát triển dựa vào phương pháp tổng hợp cảm biến 2 trình bày về kết cấu phần cứng điện tử bộ phận cảmbằng bộ lọc Kalman mở rộng, cho phép xác định nhận đa cảm biến cùng hệ thống truyền thông trongchính xác vị trí và hướng của robot trong điều kiện có robot; mục 3 trình bày tóm tắt các cơ sở về mạch lọccan nhiễu của môi trường. Kalman nổi tiếng, áp dụng vào mô hình động học của1. Phần mở đầu robot đ ể ước lượng chính xác vị trí; mục 4 là các kết quả thực nghiệm với robot được xây dựng và thảo Robot di động, như dạng các xe tự hành, cho luận.nhiều khả năng ứng dụng trong công nghiệp và dịchvụ. Việc nghiên cứu phát triển các robot kiểu này hiện 2. Bộ phận cảm nhận đa sensor và hệđang là bài toán được nhiều nhà nghiên cứu điện tử và thống truyền thông trong robotđiều khiển tự động trên thế giới cũng như ở Việt namquan tâm. Một trong các vấn đề cần giải quyết là việc 2.1. Thiết kế bộ phận cảm biến cho robotđịnh vị chính xác cho robot trong quá trình dẫn đường Hình 1 là ảnh chụp robot với các cảm biến đượcnó tới đích. Nhìn chung, một robot gồm 3 thành phần thiết kế lắp đặt trên đó.cơ bản: bộ phận cảm nhận, bộ phận điều khiển và bộphận chấp hành [1]. Với nhiệm vụ định vị, bộ phậncảm nhận gồm các cảm biến điện tử cùng các mạchxử lý tín hiệu phần cứng và chương trình phần mềmđóng vai trò then chốt cho phép robot tự ước lượngchính xác vị trí và hướng của nó tại một thời điểmchuyển động d ựa vào các thông số đọc đ ược từ cáccảm biến. Tuy nhiên, mỗi cảm biến thường chỉ đođược một hoặc hai tham số môi trường với độ chínhxác giới hạn, vì vậy một cách tự nhiên thấy rằng nếusử dụng càng nhiều cảm biến thì càng có khả năngtăng được độ chính xác ước lượng vị trí của robot. Đólà lý do phương pháp tổng hợp các cảm biến (sensorfusion) hiện nay đang được áp dụng phổ biến trongcác hệ thống robot hiện đại để tăng đ ộ chính xác củađo lường [2,3]. Cơ sở thực hiện phương pháp này hầuhết được dựa trên suy luận xác suất. Bộ lọc Kalman Hình 1. Robot di động và các cảm biến.mở rộng (EKF) là giải pháp xác suất hiệu quả để ước 1 Robot được xây dựng là loại có 2 bánh xe, mỗi cản trong môi trường. Một hệ thống đo thời gian cựcbánh được gắn với một mô-tơ điện được điều khiển kỳ chính xác trong thiết bị cho các số đo được dùngđộc lập. Nhiều loại cảm biến đã được thiết kế lắp đặt để tính khoảng cách đến vật khi biết vận tốc của ánhtrong bộ phận cảm nhận của robot di động này, dưới sáng trong môi trường quanh robot. Bằng việc gắnđây trình bày tóm tắt nguyên lý hoạt động và tính năng một gương phản xạ quay trên đường đi của tia sáng,kỹ thuật của chúng. các xung laser này được làm chệch hướng khi gương quay. Gương phản xạ quay với tốc độ 75 vòng/giây  Cảm biến lập mã quang (optical encoder) được tạo nên một dải quét tia laser hình rẻ quạt ở phía trướcgắn trực tiếp với trục quay mô -tơ, được dùng để đo cảm biến với một trường nhìn 2D. Trong mỗi lần quétvận tốc 2 bánh xe robot. Bộ lập mã quang như hình 2 ...