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研究生: 陳韋辰
Chen, Wei-Chen
論文名稱: 模糊決策樹法則與數值整合控制律應用於模擬自走車道路追蹤之研究
Study of Fuzzy Decision Tree Method and Integrated Data Control Law Applied to Robot Car Road Tracking Mission
指導教授: 林穎裕
Lin, Yiing-Yuh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 模糊控制決策樹
外文關鍵詞: Fuzzy Control, Decision Tree
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  • 本研究目的在設計一輛三輪式可沿著模擬道路行進之自走車,其任務為追蹤擁有特定顏色,行進於平面模擬道路之動態目標物。本系統可分為三個主要部分。第一部分為遠端監控模組,其包括主控電腦,自走車控制器以及接收自走車端資訊的傳輸設備,其傳輸設備以無線傳輸之方式接收影像,並傳送追蹤指令給自走車。第二部分為影像傳輸模組,其包括於自走車上的CCD攝影機以及主控電腦端的影像處理軟體,透過影像處理軟體對即時影像運算,可求得目標物於影像中的顏色,形狀以及形心位置,利用處理過的影像資訊,在此可做為控制器之輸入。第三部分為自走車模組,利用此模組的微處理器晶片,其主要執行動作包括:根據紅外線感測器之輸出訊號下達循軌指令,轉動車上的平台,帶動鏡頭,鎖定目標以及調變左右驅動輪之轉速,改變行進方向。本研究之控制器為模糊理論和決策樹之整合,並以影像資訊做為決策樹之節點判斷,以不同的情況下,傳達追蹤指令於自走車。在本論文之後會以三個基本案例以及一個特殊案例來證明追蹤車可成功達成任務。

    The objective of the research is to design a three-wheeled robot car, which can stay on the guide rail and track a moving target with particular color on the horizontal road-block surface. Three major parts are included in designed system. Part 1 is remote monitoring unit, consisting of a personal computer (PC), robot car command controller, and data transmission devices linking to the mobile robot, which receives target image through radio signals from and sends out tracking commands to the robot car. Part 2 is the image processing unit, consisting of CCD camera on the robot car and a set of image processing software located in the PC, which takes in target images and evaluate target color, shape and center as input to the command controller. Part 3 is the mobile robot unit which has its own on-board processor and acts according to the tracking commands using its infrared sensors to maintain on the guide rail, aiming CCD camera toward the target by rotating the camera holding platform on the robot car, and closing into the moving target by varying the speed of its two rear driving wheels. The tracking controller in the PC is formulated with fuzzy logic integrated with decision tree takes in target image info and produces tracking and following commands to the robot car. 3 basic tracking modes representing most of the situations and one general situation are included and the results of the experiments indicated that the objective of the study can successfully achieve.

    目錄 致謝…………………………………………………………………………Ⅰ 中文摘要……………………………………………………………………Ⅱ 英文摘要……………………………………………………………………Ⅲ 目錄…………………………………………………………………………Ⅳ 圖目錄………………………………………………………………………Ⅵ 表目錄………………………………………………………………………Ⅸ 第一章 緒論 1 1-1前言 1 1-2文獻回顧 1 1-3論文架構 2 第二章自走車功能簡介與系統架構 3 2-1車體外型及結構 3 2-2自走車系統模組 5 2-3環境感測模組(Environment Detection Module) 6 2-4動力驅動模組(Power and Drive Module) 7 2-6車上資料處理模組(On-Board Data Processing Module) 12 2-7遠端監控模組(Remote monitoring module) 16 2-8自走車電路圖 18 第三章 影像處理與辨識 20 3-1全彩數位影像擷取(Capture Full-Color Image) 21 3-2 RGB 色彩模型與YCrCb色彩模型(RGB Mode & YCrCb Mode) 22 3-3灰階直方圖(Gray Histogram) 24 3-4影像分割及二值化 25 3-5 中值濾波器(Median Filter Process) 27 3-6侵蝕與膨脹處理(Erosion & Dilation) 27 第四章 動態影像追蹤與模糊決策樹控制律設計 29 4-1自走車行進方式解說 29 4-2 鏡頭轉角控制律設計 32 4-3自走車控制器設計 36 第五章 自走車實驗結果與分析 45 5-1內容簡介 45 5-2 Case 1 直線追蹤實驗數據與分析 46 5-3 Case 2 左轉追蹤實驗數據與分析 51 5-4 Case 3:右轉追蹤實驗數據與分析 56 5-5 Case 4:追蹤車尾隨目標車實驗數據與分析 61 第六章 結論及未來展望 66 6-1結論 66 6-2未來展望 66 參考文獻 68

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    【3】陳俊嘉 “即時影像追蹤之自走車設計”,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,2007。
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    【14】簡卓建 應用模糊控制於自走車路徑導引避障之整合設計
    【15】張世傑 應用車型機器人之模糊停車控制的設計與實現

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