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研究生:詹鈞博
研究生(外文):Chun-Po Chan
論文名稱:自主式車輛於障礙物偵測與迴避之研究
論文名稱(外文):The Research of Obstacle Detection and Avoidance for Autonomous Vehicle
指導教授:吳英正
指導教授(外文):Ying-Jeng Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
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:101
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:超音波距離感測器障礙物自動巡航微控制器
外文關鍵詞:micro controllerautonomousultrasonic distance sensorsobstacle avoidance module
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本研究為設計一套以超音波距離感測器(Ultrasonic Distance Sensor)為主的避障模組,並且加裝於本實驗室所開發的三輪自走車Yun-Trip,以實現當自走車於日間自動巡航時,能夠以適當的迴避路徑,閃避巡航路徑上不同形狀物體之障礙物。

三輪自走車Yun-Trip以工業用主機板做為決策中心、直流馬達與伺服馬達作為驅動與轉向之動力來源,並以兩顆CMOS鏡頭作為影像巡航的回授系統。

超音波避障模組則以Parallax公司所生產的微控制器(Basic-Stamp 2)為架構之下開發,搭配超音波距離感測器偵測自走車周遭障礙物位置,以及自走車於巡航路徑上與兩側之牆壁距離,並透過RS232序列埠傳遞微控制器所判斷的資訊給決策中心。

最後本研究成功於日間巡航路徑上,作出適當的迴避路徑,閃避巡航路徑上不同形狀物體之障礙物,順利完成自動巡航。
The purpose of this thesis is to design an obstacle avoidance module based on a set of ultrasonic distance sensors, and install in three-wheel autonomous vehicle developed by our laboratory. This module could detect the obstacle in different shapes during automatic cruising, then determine an appropriate path to avoid obstacles.

The decision-making center of the three-wheel autonomous vehicle named Yun-Trip is an industrial computer. The driving and steering are actuated by a DC motor and a RC servo motor individually, and two CMOS cameras are used as the image cruising feedback system.

The ultrasonic obstacle avoidance module is developed by Parallax Basic Stamp 2 microcontroller, with ultrasonic distance sensors to detect the position of obstacle and the distance between both sides of the wall. The information is then transmitted by RS232 serial port to decision making center.

Finally, this research has successfully determined the appropriate path then avoiding different shapes of obstacle, during the automatic cruising.
中文摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
表目錄 v
圖目錄 vi
第1章、 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究目的 2
1.4 論文架構 2
第2章、 Yun-Trip系統硬體架構 3
2.1 Yun-Trip車體架構 3
2.1.1 Yun-Trip超音波之設置 4
2.2 運算與決策中心 5
2.3 電源系統 6
2.4 驅動系統 7
2.4.1 伺服馬達 7
2.4.2 伺服馬達控制器 8
2.4.3 直流馬達控制器 8
2.5 影像回授系統 9
2.6 Basic-Stamp2微控制器 10
2.7 超音波距離感測器 12
2.8 系統硬體架構 13
第3章、 Basic-Stamp2障礙偵測模組 14
3.1 障礙偵測技術介紹 14
3.2 超音波距離感測器介紹 16
3.3 超音波距離感測器驗證實驗 19
3.4 超音波模組控制法則 28
第4章、 決策中心控制架構 32
4.1 決策中心控制法則 32
4.1.1 多執行緒(Multi-Thread)介紹 32
4.2 迴避路徑之設計 35
4.2.1 自走車與走道相對位置 35
4.2.2 自走車運動方程式推導 35
第5章、 實驗結果 39
5.1 巡航路徑 39
5.2 避障實驗 40
第6章、 結論與建議 53
6.1 結論 53
6.2 建議 53
參考文獻 54
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