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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:何易聰
研究生(外文):Yi-Tsung Ho
論文名稱:多軸旋翼機避障系統之建構
論文名稱(外文):Development of an Obstacle Avoidance System for a Multirotor
指導教授:陳啟川陳啟川引用關係
指導教授(外文):Chi-Chuan Chen
口試委員:黃振鴻賴盈誌
口試日期:2015-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:航太與系統工程學系
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:無人飛行載具(UAV)避障系統LabVIEW
外文關鍵詞:Unmanned Aerial Vehicle (UAV)Obstacle Avoidance SystemLabVIEW
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本論文為應用LabVIEW FPGA Module以及NI美商國家儀器公司所生產之嵌入式硬體裝置myRIO作為控制核心,設計多軸旋翼載具端無人自主障礙迴避之系統。藉由myRIO整合感測儀器之資訊,包括電子羅盤、以及四個紅外線測距傳感器,經myRIO計算取得無人載具與障礙物之間的距離資料後,透過避障程式判斷是否保持使用者操作模式或是轉換為避障模式,再依能夠避免碰撞的條件下對飛行控制板輸出PWM訊號進行控制,而多軸旋翼機的飛行穩定部分則交由原本的飛行控制板處理,藉此可以避免無人載具在執行任務期間因為障礙物所造成的碰撞損壞,以便增加飛行任務的成功率。
The purpose of this thesis is to design an autonomous obstacle avoidance system integrated with the LabVIEW FPGA Module and NI myRIO device as the control core for the multi-rotor UAV. The data integration from myRIO includes electronic compass and 4 infrared distance sensors. After calculating the distance between the obstacle and UAV, the avoidance program determines the switching between the pilot command mode and anti-collision mode which will send the PWM signals to adjust the command for motors. Without changing the original system that is responsible for the flight stability part, the added obstacle avoidance system can decrease the damage risk and improve the flight missions.
誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究目的 2
1-3文獻回顧 3
1-4各章概述 6
第二章 系統架構 7
2-1機載電腦 7
2-1.1 myRIO嵌入式系統 7
2-1.2 NAZA-M LITE飛行控制板 9
2-2硬體架構 10
2-2.1多軸旋翼機機架 10
2-2.2無刷馬達(Brushless Motor) 11
2-2.3電子變速器(Electronic Speed Control,ESC) 12
2-2.4電力系統 13
2-2.5紅外線距離感測器 13
2-2.6遙控發射接收模組 15
第三章 避障系統之設計 17
3-1避障方法 17
3-1.1反應式障礙迴避 18
3-1.2避開障礙的條件 21
3-1.3避開障礙的控制方式 22
3-2避障程序 22
3-2.1避障流程 22
3-2.2安全設置 24
第四章 系統整合與測試 26
4-1 系統測試 26
4-1.1硬體整合測試 27
4-1.2接收機訊號測試 29
4-1.3紅外線模組測距測試 36
4.2地面測試 38
4-2.1避障模式測試 40
4-2.2測試結果 49
第五章 結論與未來展望 50
參考文獻 52
附錄 54
附錄A LabVIEW FPGA Module 簡介 54
附錄B 使用FPGA Module讀取或輸出PWM訊號 58
B-1讀取PWM訊號 58
B-2輸出PWM訊號 60
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【16】SunainaK , SparkFun BMP085 Pressure (Temperature)
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【17】NTS Press , NI myRIO: Deploy a stand-alone application ,
https://www.youtube.com , 2014
【18】無刷馬達 , Mystery A2208 800KV ,
http://www.aliexpress.com/item
【19】電子變速器 , NOVATECH ESC AIR B4515 ,
www.novatech.tw.com
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