Συντάχθηκε 20-02-2019 09:25
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Σωτηρίου Δημητρά
με θέμα
Σχεδίαση και Υλοποίηση Αυτόνομου Ρομποτικού Οχήματος για Χαρτογράφηση
Design and Implementation of an Autonomous Robotic Vehicle for Mapping
Πέμπτη 21 Φεβρουαρίου 2019, 2 μ.μ.
Αίθουσα Εργαστηρίου Intelligence, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Αναπληρωτής Καθηγητής Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Απόστολος Δόλλας
Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Χαλκιαδάκης
Περίληψη
Η ρομποτική χαρτογράφηση είναι η διαδικασία δημιουργίας μιας αναπαράστασης (χάρτη) ενός άγνωστου περιβάλλοντος χρησιμοποιώντας ένα κινητό ρομπότ. Ο ρομποτικός εντοπισμός είναι η διαδικασία εκτίμησης της θέσης ενός ρομπότ μέσα σε έναν χάρτη. Στις ρομποτικές εφαρμογές του πραγματικού κόσμου, αυτές οι δύο εργασίες εκτελούνται συνήθως παράλληλα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, παρουσιάζουμε ένα κινητό αυτόνομο ρομπότ χαμηλού κόστους και ανοικτού κώδικα για την εκτέλεση ταυτόχρονου εντοπισμού και χαρτογράφησης (Simultaneous Localization and Mapping – SLAM). Το ρομπότ μας έχει τη δυνατότητα να περιηγείται ελεύθερα μέσα σε ένα δωμάτιο, χωρίς εξωτερική καθοδήγηση, αποφεύγοντας τα εμπόδια και καλύπτοντας όσο το δυνατόν περισσότερο χώρο δαπέδου. Το ρομπότ ελέγχεται χρησιμοποιώντας μικροελεγκτή Arduino. Χρησιμοποιεί δύο αισθητήρες υπερήχων για τη μέτρηση αποστάσεων και ένα MPU (Motion Processing Unit) για την ανίχνευση αλλαγών στη θέση και τον προσανατολισμό του ρομπότ. Τα δεδομένα που συλλέγονται από τους αισθητήρες μεταδίδονται ασύρματα σε απομακρυσμένο υπολογιστή (σταθμό εργασίας) μέσω μονάδας Bluetooth. Μια αναπτυγμένη εφαρμογή λογισμικού στον υπολογιστή επεξεργάζεται τα δεδομένα και δημιουργεί έναν πιθανοτικό χάρτη του χώρου, ενώ εμφανίζει τη θέση και την τροχιά του ρομπότ. Ως αποτέλεσμα, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα ευφυές και πλήρως αυτόνομο ρομπότ για SLAM με ενσωματωμένα συστήματα ελέγχου και πλοήγησης. Το ρομπότ μπορεί να καλύψει σχεδόν όλο το χώρο ενός άγνωστου χώρου, χωρίς να συγκρουστεί με οποιοδήποτε αντικείμενο ή τοίχο, παράγοντας ταυτόχρονα τον επιθυμητό χάρτη του χώρου.
Abstract
Robot mapping is the process of building a representation (a map) of an unknown environment using a mobile robot. Robot Localization is the process of estimating the pose of a robot within a map. In real-world robot applications, these two tasks are typically performed in parallel. In this thesis, we present a low-cost and open-source mobile autonomous robot to perform Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). Our robot has the ability to navigate freely within a room, with no outside guidance, while avoiding obstacles and covering as much floor space as possible. The robot is being controlled using an Arduino micro-controller. It uses two ultrasonic sensors for distance measuring and one MPU (Motion Processing Unit) for sensing changes in the robot’s position and orientation. The data collected by the sensors are transmitted wirelessly to a remote PC (work station) via a Bluetooth module. A developed software application on the PC processes the data and builds a probabilistic map of the room, while displaying the robot’s position and trajectory. As a result, an intelligent and fully autonomous SLAM robot was designed and implemented with integrated systems for its control and navigation. The robot is able to cover almost all space of an unknown room without colliding with any object or wall, producing the desired map of the room at the same time.
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, Αίθουσα Εργαστηρίου Intelligence, Πολυτεχνειούπολη
Έναρξη: 21/02/2019 14:00
Λήξη: 21/02/2019 15:00
