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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 -------------------------------------TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Thuận Hoàng NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP CẢM BIẾN DÙNG CHO KỸ THUẬT DẪN ĐƯỜNG CÁC ROBOT DI ĐỘNG Chuyên ngành: Mã số chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử 62 52 70 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. TRẦN QUANG VINH 2. PGS. TS. BẠCH GIA DƯƠNG Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa ........................................................................................................... i Lời cam đoan........................................................................................................... ii Mục lục .................................................................................................................. iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ..................................................................... vi Danh mục các bảng ............................................................................................... vii Danh mục các hình vẽ, đồ thị................................................................................. vii MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP CẢM BIẾN ................................ 10 1.1. Hệ thống tổng hợp dữ liệu cảm biến ............................................................... 12 1.1.1. Tổng hợp dữ liệu đa cảm biến.................................................................. 12 1.1.2. Quản lý đa cảm biến ................................................................................ 17 1.1.3. Phân loại tổng hợp đa cảm biến ............................................................... 19 1.1.3.1. Phân loại theo mức ........................................................................... 19 1.1.3.2. Phân loại dựa trên dữ liệu vào ra ...................................................... 20 1.1.3.3. Phân loại dựa trên cấu hình cảm biến ............................................... 21 1.1.4. Các vấn đề cần giải quyết trong bài toán tổng hợp dữ liệu đa cảm biến ... 23 1.1.5. Kiến trúc hệ thống tổng hợp dữ liệu ........................................................ 26 1.1.5.1. Kiến trúc tổng hợp trung tâm ........................................................... 26 1.1.5.2. Kiến trúc tổng hợp phân tán ............................................................ 26 1.1.5.3. Kiến trúc tổng hợp cục bộ ............................................................... 27 1.2. Các phương pháp tổng hợp cảm biến cho robot di động .................................. 28 1.2.1. Định vị và lập bản đồ............................................................................... 28 1.2.2. Tổng hợp cảm biến với phương pháp suy luận xác suất để nâng cao độ tin cậy cho bài toán định vị robot ........................................................................... 33 1.2.3. Tổng hợp cảm biến bằng bộ lọc Kalman để nâng cao độ tin cậy cho bài toán định vị robot. ............................................................................................. 34 1.3. Kết luận .......................................................................................................... 40 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ROBOT DI ĐỘNG ĐA CẢM BIẾN.... 41 2.1. Thiết kế chế tạo phần cứng mô hình robot di động đa cảm biến. ..................... 41 2.1.1. Các mô đun cảm nhận, khối điều khiển và cơ cấu chấp hành của robot.... 41 2.1.1.1. Cấu trúc cơ khí của robot.................................................................. 43 2.1.1.2. Các mô đun điều khiển chuyển động. ............................................... 44 iii 2.1.1.3. Các mô đun cảm biến trên robot ....................................................... 44 2.1.1.4. Khối điều khiển điện tử trong robot .................................................. 53 2.1.1.5. Các khối giao tiếp truyền tin giữa vi điều khiển MCUdsPIC với máy tính ............................................................................................................... 56 2.1.2. Chương trình điều khiển hệ thống ........................................................... 57 2.2. Đo đạc đánh giá mô hình hệ thống được chế tạo ............................................. 59 2.2.1. Kiểm tra độ chính xác của chuyển động robot ......................................... 59 2.2.1. Kiểm tra độ tin cậy của ảnh laser ............................................................. 60 2.3. Kết luận .......................................................................................................... 63 CHƯƠNG 3. TỔNG HỢP CẢM BIẾN DÙNG CHO ĐỊNH VỊ VÀ LẬP BẢN ĐỒ DẪN ĐƯỜNG ROBOT DI ĐỘNG .............................................................. 64 3.1. Tổng hợp cảm biến bằng bộ lọc Kalman mở rộng để nâng cao độ tin cậy của phép định vị robot ................................................................................................. 65 3.1.1. Tổng hợp dữ liệu odometry với cảm biến chỉ hướng từ-địa bàn. .............. 70 3.1.1.1. Xác định các ma trận trong các bước tổng hợp dùng EKF ................ 70 3.1.1.2. Thực nghiệm và thảo luận ................................................................ 72 3.1.2. Tổng hợp dữ liệu với thêm cảm biến đo xa laser ...................................... 73 3.1.2.1. Tính véc-tơ zk, ma trận Hk và ma trận hiệp phương sai Rk ................ 74 3.1.2.2. Nhận dạng các tham ...