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系統識別號 U0026-0108201214491600
論文名稱(中文) 可自搭電梯之跨樓層自走機器人
論文名稱(英文) A Mobile Robot Roaming Between Floors by Taking Elevators
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Engineering Science
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生(中文) 林晉億
研究生(英文) Chin-I Lin
學號 n96991437
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 69頁
口試委員 指導教授-王宗一
口試委員-王榮泰
口試委員-周榮華
口試委員-陳澤生
口試委員-吳村木
中文關鍵字 路徑規劃  影像辨識  RFID  跨樓層  自走機器人 
英文關鍵字 path planning  image recognition  RFID  cross-floors  Mobile Robot 
學科別分類
中文摘要 隨著科技的日益進步,為提升人類的生活品質,自動化的應用也越來越普及,許多的國家相繼的投入機器人相關研究與運用,目的是在於希望能夠提高工作或服務之效率,或代替人類從事具危險性或反覆性的工作,因而衍生出各式各樣用途的機器人,如娛樂型機器人、清潔機器人,探索機器人等。
現今機器人的工作環境大多侷限在同ㄧ平面或同ㄧ樓層,雖然現在的建築物大多是以高樓層方式建構,但是絕大部分均裝置有電梯,因此本研究目的是想能建構一台自走機器人,除了能夠完成同ㄧ樓層的任務外,還能夠達到跨樓層之目的。
本論文透過影像辨識技術,利用Webcam來尋找電梯面板及辨識其按鈕,並利用RFID做為判斷樓層之依據,系統再整合其他感測器資訊並透過語音來執行與其它電梯搭乘人員之互動以達到跨樓層的功能。在自走機器人之控制上,使用者可以透過電腦端的人機介面選取機器人欲抵達的目的地、建立環境地圖、路徑規劃、影像辨識以及控制自走機器人之運動方式等功能。使用者選取目的地後,機器人會自行載入環境地圖並執行路徑規劃至目的地,機器人便可不受樓層限制,可以穿梭在大樓的各樓層之間,替人類服務。
英文摘要 With technological advances, to enhance human life quality, the application of automation becomes so popular that many countries have enhanced robot researchrs and applications, in the hope to improve the efficiency of the work and services, and created a variety of service robots, such as entertainment, cleaning, and exploration robots for different uses.
Working environments of most service robots today are usully confined in a same plane or floor. Although nowadays buildings are getting higher and higher they are usually equipped with elevators. The purpose of this study is to develop a self-propelled robot capable of completing its tasks in a same floor and also across different floors by taking elevlator semi-automatically.
This study, via image reconigination techanlogies, uses a webcam on the robot to find the elevator panel, buttons, and displays to confirm the current location of the robot. For human interaction, the robot also integrates other sensors and audio devices to detect human peers and asks for help for pushing the buttons of its destination floors. While in the elevator, the robot use of signals of RFIDs tagged outside the elevator to recognize the floors of its destinations. To use the robot, through a human-computer interface, users can select the destinations of the robot, make environment maps, plan path programming, prepare environment images, and control the movements of the mobile robot. After assigned the destination, the robot will load the map of the environment automatically, perform the path planning to the destination, and roam to the destination without any floor constraints.
論文目次 中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第 1 章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究貢獻 4
1.4 論文架構 4
第 2 章 文獻回顧 5
2.1 自走機器人研究 5
2.2 自走機器人跨樓層研究 6
2.3 自走機器人人機互動 7
第 3 章 自走機器人系統之硬體架構 8
3.1 自走機器人系統架構簡介 8
3.2 自走機器人硬體架構 9
3.2.1 車體部分 11
3.3 驅動系統與電路簡介 12
3.3.1 驅動控制核心 12
3.3.2 電源系統模組 14
3.3.3 直流馬達 16
3.3.4 直流馬達驅動IC 18
3.4 控制系統與電路介紹 19
3.4.1 RS-232之通訊介面 21
3.5 感測器硬體介紹 22
3.5.1 紅外線感測器 22
3.5.2 焦熱式紅外線感測器 23
3.5.3 Logitech網路攝影機 25
3.5.4 RFID 26
第 4 章 系統設計與實現 29
4.1 系統控制流程 29
4.2 路徑規劃介面 30
4.2.1 路徑規劃演算法 31
4.3 影像處理介面 33
4.3.1 色彩空間與顏色偵測 34
4.3.2 影像二值化 36
4.3.3 侵蝕與膨脹 37
4.3.4 連接區域標定 40
4.3.5電梯按鈕辨識 42
4.4 人體偵測與語音控制 43
4.4.1 發聲系統模組 44
4.5 樓層判斷系統 45
4.6 驅動控制系統 46
4.7 人機介面介紹 47
4.7.1 C++ Builder語言簡介 48
4.7.2 系統程式介面 49
第 5 章 實驗結果與討論 50
5.1 自走機器人RFID樓層判斷實驗 50
5.2 自走機器人同樓層路徑規劃實驗 51
5.3 自走機器人跨樓層路徑規劃實驗 56
5.4 實驗結果討論 64
第 6 章 結論與建議 65
6.1 結論 65
6.2 建議 65
參考文獻 66
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2012-08-23起公開。
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