BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN ROBOT BẦY ĐÀN TRÁNH VẬT CẢN DÙNG MẠNG API SOCKET GVHD: TS. VŨ VĂN PHONG SVTH: HOÀNG VIỆT HƯNG VŨ HỒNG THÁI TRẦN VĂN TÀI S K L 0 0 9 1 1 7 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ------------------------------ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN ROBOT BẦY ĐÀN TRÁNH VẬT CẢN DÙNG MẠNG API SOCKET GVHD: TS. VŨ VĂN PHONG SVTH: HOÀNG VIỆT HƯNG 18151185 VŨ HỒNG THÁI 18151242 TRẦN VĂN TÀI 18151239 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2022
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ------------------------------ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN ROBOT BẦY ĐÀN TRÁNH VẬT CẢN DÙNG MẠNG API SOCKET GVHD: TS. VŨ VĂN PHONG SVTH: HOÀNG VIỆT HƯNG 18151185 VŨ HỒNG THÁI 18151242 TRẦN VĂN TÀI 18151239 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2022
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ----o0o---- Tp. HCM, ngày 24 tháng 07 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên Sinh viên 1: Vũ Hồng Thái MSSV:18151242 Họ và tên Sinh viên 2: Hoàng Việt Hưng MSSV:18151185 Họ và tên Sinh viên 3: Trần Văn Tài MSSV:18151239 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học chính quy Khóa: 2018 Lớp: 181511 I. TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN ROBOT BẦY ĐÀN TRÁNH VẬT CẢN DÙNG MẠNG API SOCKET II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Tham khảo các hệ robot bầy đàn, mobile robot các yêu cầu và phương pháp điều khiển bầy đàn đang sử dụng trên thế giới. - Tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu khoa học về robot bầy đàn. 2. Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu nghiên cứu các thuật toán điều khiển bầy đàn với robot di động. - Tìm hiểu thuật toán điều khiển robot dẫn đầu bám theo quỹ đạo tham chiếu. - Tính toán mô phỏng động học robot di động và thuật toán điều khiển đội hình. - Thiết kế phần cứng và lập trình nhúng điều khiển robot với board Jetson nano. - Xử lý ảnh xác định vị trí và hướng robot di động với thư viên OpenCV. i
- Truyền thông, giao tiếp dữ liệu giữa các robot di động qua mạng wifi bằng API Socket. - Điều khiển tập hợp đội hình robot, di chuyển đội hình và di chuyển đội hình tránh vật cản. - Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển robot bằng Python với PyQt5. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/02/2022 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/07/2022 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Vũ Văn Phong CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TS. Vũ Văn Phong ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Họ và tên: Vũ Hồng Thái MSSV: 18151242 Lớp: 181511A Họ và tên: Hoàng Việt Hưng MSSV: 18151185 Lớp: 181511A Họ và tên: Trần Văn Tài MSSV: 18151239 Lớp: 181511A Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẦY ĐÀN TRÁNH VẬT CẢN DÙNG MẠNG API SOCKET Giáo viên hướng dẫn: TS. Vũ Văn Phong NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 2. Ưu điểm ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 3. Khuyết điểm ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 4. Ý kiến khác ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Tp. HCM, ngày 06 tháng 08 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn TS. Vũ Văn Phong iii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Họ và tên: Vũ Hồng Thái MSSV: 18151242 Lớp: 181511A Họ và tên: Hoàng Việt Hưng MSSV: 18151185 Lớp: 181511A Họ và tên: Trần Văn Tài MSSV: 18151239 Lớp: 181511A Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẦY ĐÀN TRÁNH VẬT CẢN DÙNG MẠNG API SOCKET Giáo viên phản biện: TS. Trần Vi Đô NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 2. Ưu điểm ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 3. Khuyết điểm ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? ............................................................................................................................................. 5. Đánh giá loại ............................................................................................................................................. 6. Điểm……………….(Bằng chữ:………………………………….……………….) Tp. HCM, ngày 06 tháng 08 năm 2022 Giáo viên phản biện TS. Trần Vi Đô iv
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ----o0o---- Tp. HCM, ngày 24 tháng 07 năm 2022 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên Sinh viên 1: Vũ Hồng Thái MSSV:18151242 Họ và tên Sinh viên 2: Hoàng Việt Hưng MSSV:18151185 Họ và tên Sinh viên 3: Trần Văn Tài MSSV:18151239 Xác nhận Tuần/Ngày Nội dung GVHD Lựa chọn đề tài thực hiện (Điều khiển Robot bầy đàn dùng 15/02 – 25/02 mạng API socket). 25/02 – 15/03 Tìm hiểu tổng quan đề tài. Tìm tài liệu, báo khoa học về đề tài robot bầy đàn và điều 10/03 – 30/04 khiển đội hình robot. Xây dựng mô hình toán mobile robot. 01/04 – 01/05 Lựa chọn thiết bị và thiết kế phần cứng. 15/05 – 15/06 Tìm hiểu và xây dựng thuật toán điều khiển đội hình cho xe. 16/06 – 07/07 Tìm hiểu và xây dựng thuật toán tránh vật cản. v
Tìm hiểu, xây dựng giao tiếp truyền thông giữa các robot với 01/06 – 01/07 nhau và robot với máy tính bằng mạng wifi với API Socket trên Python. Xây dựng thuật toán xử lý ảnh với Camera để xác định vị trí 01/06 – 01/07 và hướng của robot. Thiết kế giao diện điều khiển Robot trên máy tính bằng 15/06 – 15/07 PyQt5. 15/06 – 15/07 Tiến hành chạy thử, kiểm tra và sửa lỗi. Viết báo cáo word, thiết kế PowerPoint. 15/07 – 08/08 Chuẩn bị bảo vệ đồ án. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) TS. Vũ Văn Phong vi
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ----o0o---- Tp. HCM, ngày 24 tháng 07 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Vũ Hồng Thái MSSV:18151242 Tôi tên là: Hoàng Việt Hưng MSSV:18151185 Tôi tên là: Trần Văn Tài MSSV:18151239 Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa Chúng tôi xin cam kết báo cáo này là do tôi thực hiện và dựa vào kinh nghiệm và kết quả thực tế trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài mà có, không sao chép hay giả mạo các kết quả có trong báo cáo. Chúng tôi thực hiện dựa vào một số tài liệu tham khảo và các đoạn trích cũng như hình ảnh sử dụng được đính kèm các tài liệu tham khảo của họ, được công khai theo đúng quy tắc. Nhóm thực hiện đề tài Hoàng Việt Hưng Vũ Hồng Thái Trần Văn Tài vii
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy TS. Vũ Văn Phong người đã luôn đồng hành tin tưởng chúng em, tạo cơ hội giúp đỡ và cho phép chúng em được tiếp xúc với đề tài tốt nghiệp “Điều khiển Robot bầy đàn dùng mạng API Socket” và cảm ơn thầy đã dày công vất vả, luôn nhiệt tình giảng dạy những bài học hay, để ngày hôm nay chúng em có cơ sở lý thuyết và thêm phần hiểu biết để hoàn thành đề tài này. Mặc dù thầy vô cùng bận rộn và có một lịch trình làm việc dày đặc nhưng vẫn sắp xếp thời gian chỉ bảo, định hướng để chúng em có thể hoàn thành đề tài. Lời thứ hai chúng em xin chân thành cảm ơn đối với các thầy/cô của trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM, cùng tất cả các thầy/cô của khoa ĐIỆN – ĐIỆN TỬ và đặc biệt là quý thầy/cô bộ môn TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN đã cho nhóm những kiến thức cơ bản, nền tảng cũng như kiến thức chuyên môn để hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp. Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô bên phòng Lab IoTs đã hỗ trợ cho phép nhóm sử dụng kết nối mạng wifi để nhóm thực hiện đề tài. Và chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, người thân đã luôn giúp đỡ ủng hộ tin thần và tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài. Cuối cùng, với khối lượng kiến thức nhiều và rộng, trong khi đó khả năng và hiểu biết của chúng em hạn chế. Vì vậy, trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp, không thể tránh khỏi những sai sót, khiếm khuyết. Mong nhận được sự thông cảm của quý thầy cô. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2022 Nhóm sinh viên thực hiện Vũ Hồng Thái Hoàng Việt Hưng Trần Văn Tài viii
MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................................................i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN............................................... iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN...................................................iv LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP......................................................v LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................vii LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. viii MỤC LỤC..........................................................................................................................ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... xiii DANH MỤC HÌNH ẢNH ...............................................................................................xiv TÓM TẮT ..................................................................................................................... xviii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..............................................................................................1 1.1. Đặt vấn đề..................................................................................................................1 1.2. Mục tiêu đề tài...........................................................................................................2 1.3. Giới hạn đề tài ...........................................................................................................3 1.4. Phương pháp nghiên cứu...........................................................................................3 1.5. Nội dung đề tài ..........................................................................................................4 CHƯƠNG 2.Equation Chapter 2 Section 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...............................5 2.1. Một số công trình nghiên cứu robot bầy đàn trong thực tế .......................................5 2.2. Mô hình toán robot di động nonholonomic...............................................................6 2.3. Giới thiệu phần mềm Visual Studio Code và Python................................................8 2.4. Phần mềm hỗ trợ mô phỏng Matlab/Simulink ..........................................................9 2.5. Xử lý ảnh .................................................................................................................10 2.5.1. Giới thiệu..........................................................................................................10 ix
2.5.2. Điểm ảnh ..........................................................................................................10 2.5.3. Độ phân giải của ảnh........................................................................................11 2.5.4. Phân loại ảnh ....................................................................................................11 2.5.5. Không gian màu ...............................................................................................12 2.5.6. Giới thiệu thư viện OpenCV ............................................................................13 2.5.7. Các phép toán với ma trận trong xử lý ảnh ......................................................14 2.5.8. Xác định đường bao của đối tượng trong ảnh nhị phân...................................17 2.5.9. Xác định tọa độ tâm của đối tượng...................................................................17 2.6. Truyền thông giữa các robot....................................................................................18 2.6.1. Các phương thức giao tiếp................................................................................18 2.6.2. Giao tiếp qua wifi bằng API Socket.................................................................22 2.6.3. Sơ lược về giao thức truyền nhận dữ liệu.........................................................24 2.6.4. Đa luồng dữ liệu với API Socket......................................................................28 CHƯƠNG 3.Equation Chapter 3 Section 3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM..................................................................................................................................32 3.1. Yêu cầu thiết kế.......................................................................................................32 3.2. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống.....................................................................................32 3.3. Lựa chọn thiết bị robot bầy đàn...............................................................................34 3.3.1. Vi điều khiển máy tính nhúng Jetson Nano .....................................................34 3.3.2. Card wifi Intel AC8265 và anten khuếch đại...................................................36 3.3.3. Camera giám sát ...............................................................................................37 3.3.4. Driver điều khiển động cơ và pin Lion ............................................................38 3.3.5. Bánh xe.............................................................................................................39 3.3.6. Động cơ ............................................................................................................39 x
3.4. Thiết kế phần cứng..................................................................................................40 3.5. Sơ đồ mạch điện tử..................................................................................................41 3.6. Thiết kế giao diện điều khiển ..................................................................................42 3.6.1. Giới thiệu phần mềm PyQt5.............................................................................42 3.6.2. Giao diện điều khiển tổng quan........................................................................43 3.6.3. Giao diện điều khiển mode 1 tạo bầy đàn........................................................44 3.6.4. Giao diện điều khiển mode 2 duy trì đội hình khi di chuyển...........................46 3.6.5. Giao diện điêu khiển mode 3 đội hình di chuyển né vật cản ...........................48 3.7. Xây dựng Server API Socket ..................................................................................49 3.7.1. Xây dựng server trên Laptop............................................................................49 3.7.2. Kết nối Client với Server..................................................................................50 3.8. Xây dựng đa luồng xử lý cho chương trình điều khiển...........................................51 3.8.1. QTimer .............................................................................................................51 3.8.2. Luồng QThreadPool.........................................................................................51 3.8.3. Luồng QThread (Multi Thread) .......................................................................52 3.8.4. Threading..........................................................................................................52 CHƯƠNG 4.Equation Chapter 4 Section 4 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ............................................................................................................................................53 4.1. Các thuật toán xử lý ảnh..........................................................................................53 4.1.1. Tiền xử lý ảnh...................................................................................................53 4.1.2. Phát hiện đối tượng và tách nền .......................................................................54 4.1.3. Kiểm tra vị trí, góc của Robot và tâm vật cản..................................................56 4.2. Thuật toán bám quỹ đạo tham chiếu........................................................................58 4.3. Thuật toán tránh vật cản ..........................................................................................60 xi
앞 14페이지만 표시됩니다. 전체를 보려면 자료를 다운로드하세요.
댓글이 없습니다. 첫 댓글을 남겨보세요!
댓글 (0)
댓글이 없습니다. 첫 댓글을 남겨보세요!