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研究生: 陳勇戎
Chen, Yung-Jung
論文名稱: 智慧型戶外清潔機器人
Intelligent Outdoor Road-Cleaning Robot
指導教授: 周榮華
Chou, Jung-Hua
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系
Department of Engineering Science
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 影像感測器戶外清潔機器人DSP
外文關鍵詞: Outdoor cleaning robot, Image sensor, DSP
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  • 本論文發展一智慧型戶外清潔機器人,其清潔機構為針對戶外之一般落葉特性而設計,機器人以TMS320LF2407A DSP(Digital Signal Processor)為控制核心,負責運動控制、超音波感測器之訊號處理、電力檢測模組之電源監控,以及透過RS232與負責影像處理之電腦端溝通。清潔機器人利用影像感測器偵測環境中的道路資訊,融合超音波感測器,獲得障礙物資訊後轉成格子點地圖,並以牛耕田方式作為全域覆蓋的路徑規劃,可以未知環境下達到自動導航完成清潔環境的工作。

    In this thesis, we develop an Intelligent Outdoor Road-Cleaning Robot, which is designed to cleaning the fallen leaves. A TMS320LF2407A DSP (Digital Signal Processor) is used as the core of the cleaning robot. There are four modules in the robot, including motion control, ultrasonic sensors, power management, and image sensor modules.The image sensor data is processed by a computer. The DSP communicates with the computer through RS232. The robot detects the road information of an outdoor environment by fusing the information of the ultrasonic sensors and the image sensor.The Boustrophedon method is used for the Complete Coverage Path Planning(CCPP)to accomplish the cleaning task.Thus, the robot can finish the work of road cleaning and navigation automatically in an unknown environment.

    第 1 章 序論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 1 1.3 文獻探討 2 1.3.1 感測器文獻回顧 2 1.3.2 路經規劃文獻回顧 2 1.3.3 戶外清潔機器人文獻回顧 3 1.4 研究方法 4 1.5 論文架構 4 第 2 章 戶外清潔機器人系統 6 2.1 機構設計 6 2.1.1 清潔機器人硬體架構 7 2.1.2 驅動系統設計 10 2.1.3 清潔機構設計 11 2.1.4 電源供應模組 14 2.2 機器人控制核心與馬達控制 15 2.2.1 機器人控制核心 15 2.2.2 驅動馬達規格 17 2.2.3 馬達驅動電路 18 2.3 超音波感測器 20 2.3.1 超音波物理特性 20 2.3.2 超音波距離量測法 23 第 3 章 影像辨識與路徑規劃 26 3.1 系統流程 26 3.2 影像偵測原理 29 3.2.1 Color Gaussian filter 30 3.2.2 K-means Clustering 30 3.2.3 形態學開運算 31 3.2.4 連接區域標定 32 3.2.5 Convex hull 33 3.2.6 Image conversion to 2D map 34 3.3 牛耕田路徑規劃 38 3.4 軟體架構 40 3.4.1 實驗流程控制 41 第 4 章 實驗結果與討論 43 4.1 刷毛材質之選用 43 4.2 集塵盒容量評估 44 4.3 超音波感測器數據量測實驗 47 4.4 以影像量測2D Map長度與寬度實驗 48 4.5 戶外清潔實驗結果 51 第 5 章 結論與展望 59 5.1 結論 59 5.2 展望 60

    [1]MM機械技術雜誌,275期
    [2]林于琬, 以超音波感測器建立自走車環境地圖之研究, 國立成功大學碩士論文,民國94年
    [3]Lawitzky G, “A navigation system for cleaning robot,” Autonomous Robots,volume: 9, Issue: 3, pp: 255-230, 2000.
    [4]陳志豪, 基於紅外線感測器之清潔機器人導航設計, 國立交通大學碩士論文, 民國93年.
    [5]Li Y, Li C and Zhang Z, “Search strategy of path for mobile robot,” Vehicular Electronics and Safety, 2005. IEEE International Conference pp:222 – 227,2005.
    [6]Rous M, Lupschen H and Kraiss K, “Vision-Based Indoor Scene Analysis for Natural Landmark Detection,” Robotics and Automation, 2005. ICRA 2005. Proceedings of the 2005 IEEE International Conference pp:4642 – 4647,2005.
    [7]Fernandez D and Price A, “Visual detection and tracking of poorly structured dirt roads,”Advanced Robotics, 2005. ICAR '05. Proceedings.,12th International
    Conference on July 18-20, pp:553 – 560,2005.
    [8]林宗德,居家清潔機器人之全域覆蓋路徑規劃與實現,國立成功大學碩士論文,民國94年.
    [9]Choset H, “Coverage of known spaces: The boustrophedon cellular decomposition,”Autonomous Robots, volume: 9, Issue: 3, pp: 247-253, 2000.
    [10]Fiorini P and Prassler E,“Cleaning and household robots: A technology survey,” Autonomous Robots, volume: 9, Issue: 3, pp: 227-235, 2000.
    [11]Oh JS, Choi YH, Park JB and Zheng YF, "Complete coverage navigation of cleaning robots using triangular-cell-based map," IEEE Transactions on Industrial Electronics, volume: 51, Issue: 3, pp: 718-716, 2004
    [12]Sommer V and Rocher A, “A new exploration strategy for mobile robots based on a cost function approach,”, In proc. on IEEE Conference on Intelligent Robots and Systems, pp: 1697-2701, 2003.
    [13] Takeshi Nishida, Yuji Takemura, Yasuhiro Fuchikawa, Shuichi Kurogi, ”Development of Outdoor Service Robots,”, SICE-ICASE International Joint Conference , pp:2052-2057, 2006.
    [14] Obata M, Nishida T, Miyagawa H, Kondo T and Ohkawa F, “Development of Outdoor Service Robot to Collect Trash on Streets,” Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan. C, vol. 126, no. 7, pp:840-848, 2006.
    [15] Suippi, http://www.mew.co.jp/, 2005.
    [16] RL1000, http://www.friendlyrobotics.com/, 2006.
    [17]德州儀器, http://www.ti.com/, 1995.
    [18]王柏崴, 智慧型充之電站與電源管理研發, 國立成功大學碩士論文, 民國97年

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2008-09-08公開
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