Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Αντωνίου Νικολαΐδη 

με θέμα

Ενσωμάτωση Εντοπισμού RFID, Αποφυγής Εμποδίων και Οπτικοποίησης σε Κινούμενο Ρομπότ

Integration of RFID localization, obstacle avoidance and visualization in a moving robot

Εξεταστική Επιτροπή

Καθηγητής Άγγελος Μπλέτσας (επιβλέπων)
Καθηγήτρια Αικατερίνη Μανιά
Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκης

Περίληψη

Αυτή η διατριβή αφορά την πλοήγηση με ρομπότ στους ίδιους ή διαφορετικούς ορόφους του ίδιου κτιρίου, αποφεύγοντας ταυτόχρονα εμπόδια σε εκτεταμένους εσωτερικούς χώρους. Το ρομπότ είναι κινητό σε πολλούς ορόφους και εκμεταλλεύεται αισθητήρες κάμερας και λέιζερ για να εξασφαλίσει την είσοδο του στον ανελκυστήρα και την πλοήγηση σε διαφορετικά επίπεδα. Το σχεδιασμένο σύστημα ρομπότ είναι αυτόνομο και αξιοποιεί αλγόριθμους ακριβούς εντοπισμού για ετικέτες εξαιρετικά χαμηλού κόστους αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων (RFID). Ωστόσο, η αυτονομία διακόπτεται προσωρινά όταν το ρομπότ ζητά από ένα άτομο να πατήσει κουμπιά μέσω φωνητικών εντολών στο ασανσέρ. Αποδεικνύεται ότι το ρομπότ μπορεί να μπαίνει και να βγαίνει από τον ανελκυστήρα όταν κινείται μεταξύ διαφορετικών ορόφων και να πλοηγείται με ασφάλεια, αποφεύγοντας ανθρώπους που μπορούν να στέκονται ή να μετακινούνται στο κτίριο. Η απεικόνιση της διαδρομής του ρομπότ και των προσπελάσιμων ετικετών RFID εκτελείται με εργαλεία που παρέχονται από την οπτική απεικόνιση του λειτουργικού συστήματος ρομπότ (ROS) που ονομάζεται RVIZ. Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να επιλέξει διαφορετικές διαδρομές, όπου το ρομπότ μπορεί είτε να κινηθεί και στους δύο ορόφους, είτε σε έναν από αυτούς αποκλειστικά. Η επιλεγμένη διαδρομή που καθιερώθηκε σε αυτή τη διατριβή, χρησιμοποιήθηκε για τη συγκέντρωση των ταξιδιωτικών μετρήσεων και ορίστηκε επίσης για επίσκεψη σε τρεις συγκεκριμένες τοποθεσίες και εντοπισμό ετικετών RFID σε κάθε τοποθεσία. Δύο από αυτές τις θέσεις τοποθετήθηκαν στον πρώτο όροφο, ενώ η άλλη στον δεύτερο. Όταν το ρομπότ πλοηγείται σε αυτές τις τοποθεσίες, αποφεύγοντας τα εμπόδια, πρέπει να εισέλθει στον ανελκυστήρα δύο φορές, πράγμα που οδηγεί σε πραγματικό χρόνο ταξιδιού 19 λεπτών και 11 δευτερολέπτων, καλύπτοντας περίπου συνολική απόσταση 194 μέτρων, με σταθερή ταχύτητα ρομπότ στα 0,25 μέτρα/δευτερόλεπτο. Σε ελεύθερο χώρο, χωρίς απρόβλεπτα εμπόδια, όπως η μετακίνηση ανθρώπων, θα χρειαζόταν 12 λεπτά και 56 δευτερόλεπτα. Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη τον χρόνο κατά τη διάρκεια χρήσης του ανελκυστήρα (3 λεπτά) και τις διαδικασίες εντοπισμού των ετικετών RFID (2 λεπτά και 45 δευτερόλεπτα), προστίθενται επιπλέον 5 λεπτά και 45 δευτερόλεπτα, δίνοντας συνολικό χρόνο 18 λεπτών και 41 δευτερολέπτων.

Abstract 

This thesis is pertinent to robot navigation across the same or different floors of the same building, while avoiding obstacles in extensive indoor areas. The robot is mobile across multiple floors exploiting camera and laser sensors to ensure elevator entry and navigation through different levels. The designed robot system is autonomous and capitalizes on precise localization algorithms for ultra-low cost radio frequency identification (RFID) tags. However, the autonomy is temporarily halted when the robot requests an individual to press buttons through voice commands at the elevator. It is exhibited that the robot can enter and exit the elevator when moving between different floors and navigate safely, avoiding standing or moving humans in the building. The visualization of the robot’s path and the accessed RFID tags is performed with tools provided by the robot operating system (ROS) visual called RVIZ. The user has the opportunity to select different routes, where the robot can either move on both floors, or in one of them exclusively. The selected route established in this thesis, was used to gather the traveling measurements and was also set to visit three specific locations and localize RFID tags on each location. Two of these locations were placed on the first floor, while the remaining one was positioned on the second one.  When the robot navigates on these locations, while avoiding obstacles, it has to enter the elevator twice which results to real-world travel time of 19 minutes and 11 seconds, covering approximately a total distance of 194 meters, with a constant robot velocity at 0.25 meters/second. In free-space, without unpredictable obstacles, such as moving people, it would require 12 minutes and 56 seconds. However, by taking into consideration the time during the elevator (3 minutes) and the RFID tag localization procedures (2 minutes and 45 seconds), an additional 5minutes and 45 seconds is added, giving a total time of 18 minutes and 41 seconds.

Meeting ID: 937 2042 3406
Password: 604414