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系統識別號 U0026-1408201518063500
論文名稱(中文) 車輛平行停車及倒車入庫之路徑規劃
論文名稱(英文) Vehicular Motion Planning for Parallel and Reverse Parking
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 機械工程學系
系所名稱(英) Department of Mechanical Engineering
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生(中文) 王文志
研究生(英文) Wen-Chih Wang
學號 N16021430
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 60頁
口試委員 指導教授-黃才烱
口試委員-陳家豪
口試委員-劉至行
中文關鍵字 防碰撞  路徑規劃  最佳化 
英文關鍵字 Collision-Free  Path-Planning  Optimum Design 
學科別分類
中文摘要 車輛防碰撞路徑規劃是利用演算法計算出一條車輛可實際行走,同時滿足車輛物理限制以及並不與障礙物產生碰撞的可行路線。最早的防碰撞理論可追溯至七零年代,但主要探討的是機械手臂運動軌跡與障礙物的干涉討論,因此衍生出Visibility Graph和Potential Field等基本理論。而這些後來也成為車輛防撞路徑規劃的重要背景,但上述理論大都未考慮到工具機或車輛運動上的限制,這也是此篇論文所會討探部份。
同時路線的數學式選擇也是另一問題,現在大多使用弧線弧(Arc and Line and Arc)方法,但這數學式並不符合車輛運動的連續性,因此我們是利用貝茲曲線(Bezier Curve)來描述軌跡。接著利用最佳化方法求解。最短的路徑總長為目標函數,以及其他限制式。由於路徑規劃每個瞬間都列入計算,計算量會相當龐大,因此加入掃瞄體的概念,使得計算量大幅下降。
除了建立演算系統外,同時分析車輛的轉向機構,在簡化部份車體設計的情形,自製簡易的模型車做為驗證參考,並且利用輸入的電子訊號驅動馬達表示方向盤動作,測試所求路徑是否可行。
英文摘要 Vehicle collision-free path planning is available path which car can drive on, and, meanwhile, is satisfied physical-constraint and away from barrier. First, we focus on some theories, for the purpose finding a feasible path between obstacles. Second, we also search math formulas to analyze. After comparing those curve, we select bezier curve to be choice. Because bezier curve has curvature continuum property. Third, we use “swept volume” concept to calculate the collision between car and obstacles for reducing calculating time. Base on those background, we can use optimum design to acquire a feasible bezier curve for car to drive on.
We also need some car’s dimension to scale for the test model. In simple way, we pick up steer mechanism of rack and pinion and rear drive. So we use LEXUS IS 300h to be model, scaling down its dimension to small size. Finally, combine this model with electric control system, and try to let car drive on ideal trajectory.
論文目次 摘要 i
誌謝 x
目錄 xi
表目錄 xiv
圖目錄 xv
符號說明 xviii
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2文獻回顧 2
1.2.1 路徑規劃 2
1.2.2 曲線選擇 3
1.2.3 距離判斷 3
1.3 研究目的 5
1.4 論文架構 5
第二章 理論基礎 7
2.1 基本定義 7
2.2 車輛動態模型 8
2.2.1貝茲曲線 8
2.2.2 速度 10
2.2.3角度 11
2.3 物體間距離 12
2.3.1 負距離 13
2.3.2 掃描體 14
2.4 路徑尋找理論 17
2.4.1 Feasible Reduced Visibility Graph 17
2.4.2 路徑規劃理論 18
2.5 最佳化理論 20
第三章 研究方法 21
3.1 障礙物設置 21
3.2 路徑計算 23
3.3 車體模型 24
3.3.1 轉向機構 24
3.3.2 車輛選擇 29
3.3.3 模型建立 31
3.4 馬達選擇 33
3.4.1 馬達構造 33
3.5 8051 36
3.5.1 8051簡介 36
3.5.2 8051規格 36
3.5.3 8051接腳 37
3.5.4 8051電路 37
3.5.5 8051程式碼 41
第四章 數值實驗結果 42
4.1 結果 42
4.1.1 車輛模型 42
4.1.2 倒車入庫 43
4.1.3 平行停車 48
4.1.4 馬達齒數 53
4.2 小結 55
第五章 結論與未來方向 56
5.1 結論 56
5.2 未來發展 57
參考文獻 58
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