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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:游凱程
研究生(外文):Kai-Cheng Yu
論文名稱:追蹤與避障機器人之研究-使用Kinect及IR感測器
論文名稱(外文):A Study of a Tracking and Obstacle Avoidance Robot Using Kinect Sensor and IR Sensor
指導教授:邱俊智邱俊智引用關係
指導教授(外文):Chun-Chih Chiu
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:XBOX Kinect、深度感測器、三維位置、追蹤機器人、IR
外文關鍵詞:XBOX Kinect、Depth Sensor、Three-dimensional Position、Tracking Robot、IR
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本研究探討一追蹤與避障機器人,其結合微軟公司所研發的XBOX Kinect感測器與紅外線感測器(IR),以達到追蹤與避障之功能。使用Kinect可以得到追蹤物的三維位置,將Kinect架設在機器人上,並與機器人的電腦相連接,再利用OpenNI C/C++ API撰寫Kinect應用程式,當Kinect接收到追蹤物的三維位置,將取得資料以模糊法則做為機器人程式追蹤目標物的依據。而IR用以防止機器人有不必要的碰撞。本研究所建立的追蹤與避障機器人包括四個主要重點,取得機器人與追蹤目標之相對座標、控制機器人與追蹤目標之相對距離、方向導正系統用以修正機器人與追蹤目標之相對方位、IR感測器防止機器人與障礙物碰撞。本研究之機器人已建立並具有追蹤且結合避障之功能。
This research studies a tracking and obstacle avoidance robot, which combines a XBOX Kinect sensor released by Microsoft Inc. and an infrared ray sensor. The robot is capable of tracking an object (a person) and avoiding an obstacle. Kinect, installed on the top of the robot, can obtain a 3D position of the tracking object. Kinect is connected to the PC of the robot via a USB cable. An OpenNI C/C++ API is used to program the Kinect application software. While Kinect receives the 3D position of the tracking object, it is sent to the robot’s computer. The data is well treated by the fuzzy algorithm to determine the tracking behavior. Meanwhile, an IR sensor is used to prevent an obstacle collision. The set-up robot consists of four main properties: (1) to acquire a relative coordinate between the robot and the target, (2) to control the relative distance between the robot and the target, (3) to modify the relative orientation between the robot and the target, (4) to avoid obstacle collision by the IR sensors. The robot equipped with Kinect and IR was established and shown its performance by a proposed control algorithm.
誌謝 I
摘要 II
Abstract 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 研究動機與目的 1
1.3 文獻回顧 2
1.4 論文架構 3
第二章 系統架構與軟硬體介紹 5
2.1 系統架構 5
2.2 整體設計 6
2.3 914 PC-Bot機器人 8
2.3.1 硬體規格 8
2.3.2 驅動馬達 9
2.3.3 電源系統 10
2.3.4 感測組件 12
2.3.5 開發軟體 17
2.4 Microsoft Kinect深度感測器 18
2.4.1 硬體規格 18
2.4.2 技術合作 20
2.4.3 開發軟體 21
2.5 IR 22
2.5.1 IR感測器原理 22
2.5.2 IR感測器規格 22
第三章 機器人控制策略 24
3.1 移動方法 24
3.2 座標系統 25
3.3 追蹤控制系統 26
3.3.1 模糊理論 26
3.3.2 模糊控制原理 33
3.3.3 模糊控制器設計 39
3.4 方向導正系統 44
3.5 紅外線避障感測 45
3.6 程式控制流程 46
第四章 實驗結果與測試 48
4.1 Kinect感測器追蹤試驗 48
4.2 追蹤控制系統測試 50
4.3 方向導正系統測試 52
第五章 結果與未來展望 55
5.1 結果 55
5.2 未來展望 55
參考文獻 57
附錄 60
附錄一:PC-BOT 914 I/O Board Block Diagram 60
附錄二:PC-BOT 914 Complete Wiring Block Diagram 61
附錄三:M2-ATX Installation Guide 66
附錄四:Kinect Sensor Source Code(C/C++) 71
附錄五:Tracking Robot Source Code(C#) 82

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