Đồ án Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D

BGIÁO DỤC & ĐÀO TẠO  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KTHUT TP. HCHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  
BỘ MÔN ĐIỆN TCÔNG NGHIP Y SINH  
---------------------------------  
ĐỒ ÁN TT NGHIP  
NGÀNH CÔNG NGHKTHUẬT ĐIỆN TTRUYN THÔNG  
ĐỀ TÀI:  
THIT KVÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE LĂN TỰ HÀNH  
TRONG NHÀ DÙNG CAMERA 3D  
GVHD: ThS. Ngô Bá Vit  
SVTH: Hunh Tấn Cường  
MSSV: 14141028  
Tp. HChí Minh - 12/2019  
BGIÁO DỤC & ĐÀO TẠO  
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KTHUT TP. HCHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  
BỘ MÔN ĐIỆN TCÔNG NGHIP Y SINH  
---------------------------------  
ĐỒ ÁN TT NGHIP  
NGÀNH CÔNG NGHKTHUẬT ĐIỆN TTRUYN THÔNG  
ĐỀ TÀI:  
THIT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE LĂN TỰ HÀNH  
TRONG NHÀ DÙNG CAMERA 3D  
GVHD: ThS. Ngô Bá Vit  
SVTH: Hunh Tấn Cường  
MSSV: 14141028  
Tp. HChí Minh - 12/2019  
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  
CNG HÒA XàHI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM  
ĐỘC LP - TDO - HNH PHÚC  
----o0o----  
BỘ MÔN ĐIỆN TCÔNG NGHIP Y SINH  
Tp. HCM, ngày 16 tháng 12 năm 2019  
NHIM VỤ ĐỒ ÁN TT NGHIP  
Htên sinh viên: Hunh Tấn Cường  
MSSV: 14141028  
Mã ngành: 01  
Chuyên ngành:  
Hệ đào tạo:  
Khóa:  
Kthuật Điện - Điện tử  
Đại hc chính quy  
2014  
Mã h:  
Lp:  
1
14141DT1A  
I. TÊN ĐỀ TÀI: THIT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE LĂN TỰ HÀNH TRONG  
NHÀ DÙNG CAMERA 3D  
II. NHIM VỤ  
1. Các sliệu ban đầu:  
Các tài liu về Python và thư viện OpenCV,pyrealsense, Giáo trình Xnh.  
Các tài liu về Arduino và thư viện Arduino.  
Các ví dvnhn dng hình học cơ bản,truyn nhn dliu qua bluetooth.  
2. Ni dung thc hin:  
Tìm hiểu phương pháp nhận dng.  
Tng quan vxnh.  
Tìm hiu Camera 3D, thiết bcông sut và các Module liên quan.  
Thi công mô hình  
Viết chương trình trên Python và Arduino IDE.  
Hoàn thành mô hình.  
Đánh giá kết quthc hin.  
III. NGÀY GIAO NHIM V:  
26/08/2019  
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V:  
V. HVÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DN:  
CÁN BỘ HƯỚNG DN  
15/12/2019  
ThS. Ngô Bá Vit  
BM. ĐIỆN TCÔNG NGHIP Y SINH  
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH  
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  
CNG HÒA XÃ HI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM  
ĐỘC LP - TDO - HNH PHÚC  
----o0o----  
BỘ MÔN ĐIỆN TCÔNG NGHIP Y SINH  
Tp. HCM, ngày 16 tháng 12 năm 2019  
LCH TRÌNH THC HIỆN ĐỒ ÁN TT NGHIP  
Htên sinh viên: Hunh Tấn Cường  
Lp: 14141DT1A - MSSV: 14141028  
Tên đề tài:  
Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D  
Xác nhn  
Tun/ngày  
Ni dung  
GVHD  
Chọn đề tài  
16-20/9  
21-25/9  
Viết đề cương chi tiết  
Tìm hiểu phương pháp nhận dạng hình cơ bn  
Tìm hiu truyn nhn dliu không dây  
26/3-05/10  
Tìm hiu module công suất và động cơ  
Tìm hiu module truyn dliu  
06/-09/10  
Tìm hiu camera 3D  
10-17/10  
18-21/10  
22-28/10  
29/5-04/11  
Tìm hiu thut toán tính khong cách  
Tìm hiu vArduino  
Tìm hiu vpython  
Thc hin viết code python,Arduino trên ubuntu  
05-06/11  
16.04  
Làm mô hình và chy thử  
Hoàn thành mô hình  
Viết báo cáo  
07-08/11  
09-30/11  
1-15/12  
GV HƯỚNG DN  
ThS. Ngô Bá Vit  
LỜI CAM ĐOAN  
Đề tài này là tôi tthc hin da vào mt stài liệu trước đó và không sao chép từ  
tài liu hay công trình đã có trước đó.  
Người thc hiện đề tài  
Hunh Tấn Cường  
LI CẢM ƠN  
Đầu tiên tôi xin được cám ơn chân thành tới Thy Ngô Bá Vit, Thầy đã tận tình  
hướng dẫn tôi để có thhoàn thành tốt đề tài.  
Tôi xin gi li chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo  
những điều kin tt nhất cho tôi hoàn thành đề tài. Nhng kiến thc bích mà các Thy  
Cô dạy, nó được áp dụng vào đề tài Đồ Án Tt Nghip rt nhiu, tnhng kiến thc nhỏ  
nht cho ti nhng bài hc ln. Mt ln nữa tôi xin được gi li cảm ơn đến tt cThy  
Cô, nếu không có Thy Cô thì chc ginày tôi skhó có thể hoàn thành đề tài này.  
Tiếp theo tôi cũng xin cảm ơn tới các Anh, Chkhóa trên cùng các bạn sinh viên đã  
tạo điều kiện giúp đỡ, tnhng tài liu liên quan tới đề tài cho ti nhng kinh nghim sng  
thc tế. Nhhmà tôi mi có thphát triển được.  
Tôi cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bn lớp 14141DT1A đã chia sẻ trao đổi kiến  
thức cũng như những kinh nghim quý báu trong thi gian thc hiện đề tài, và cũng là lớp  
hc có nhiu kí c nht thi sinh viên ca tôi.  
Cui cùng là gi li cảm ơn đến Cha, Mnếu không có hai đấng sinh thành thì ngày  
hôm nay cũng không có ai hiện din ở đây để thc hin nhng vic mình mun, họ đã tạo  
mọi điều kin để giúp con của mình hướng ti một tương lai tốt đẹp.  
Mt ln cui xin chân thành cảm ơn!  
Ngưi thc hiện đề tài  
Hunh Tấn Cường  
MC LC  
Trang bìa................................................................................................................... i  
Nhim vụ đồ án......................................................................................................... ii  
Lch trình ................................................................................................................. iii  
Cam đoan ................................................................................................................. iv  
Li cảm ơn................................................................................................................ v  
Mc lc..................................................................................................................... vi  
Lit kê hình v.......................................................................................................... vii  
Lit kê bng v.......................................................................................................... viii  
Tóm tt .............................................................................. ...................................... ix  
LIỆT KÊ HÌNH VẼ  
Hình  
Trang  
 
TÓM TT  
Trong đời sng, xe lăn là thiết bhtrcn thiết cho những người khuyết tt, nó đã  
và đang được ng dng trong các hộ gia đình đang có người khuyết tt, di chuyn mt cách  
khó khăn.  
Đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3Dlà  
mô hình vi mục đꢂch giúp người khuyết tt có cả năng di chuyển mt cách tự động, linh  
hot. Xe lăn đạt được nhng mc tiêu nhn din vt cn phꢂa trước, xác định được vt mc  
và cho xe ngng di chuyn ti vt mc.  
Kết quả đã đạt được nhng mục tiêu đề ra với đề tài là:  
Xác định được vt cn  
Điều hướng xe lăn di chuyn khi có vt cn  
Nhn dạng được vt mc  
Xác dnh vtrdng khi có vt mc  
Vi kết quả đạt được xe lăn có thchạy theo đúng vi yêu cầu trong điều kin thc  
tế, khthi trong thương mi và cuc sng.  
Có khả năng ứng dng trong các bnh vin, nhà ở,… nơi có địa hình di chuyn không  
quá ggh.  
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN  
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN  
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ  
Theo công bca Tng cc thng kê và UNICEF ngày 11 -1 -2019, hơn 7% dân số  
Vit Nam t2 tui trlên khong 6,2 triệu người là người khuyết tt. Bên cạnh đó, có  
13% dân s- gn 12 triệu người, sng chung trong hộ gia đình có người khuyết tật. Người  
khuyết tật được phân thành 6 loi dng tật, đó là: khuyết tt vận động (chân, tay); khuyết  
tật nghe, nói (câm, điếc); khuyết tt nhìn (khuyết tt vmt, khiếm th); khuyết tt thn  
kinh, tâm thần (người ri lon thn kinh, người điên); khuyết tt trí tu(bại não, động  
kinh, tk); khuyết tt khác (nn nhân chất độc da cam, người nhiễm vi rút đc hy hoi  
cơ thể…).[1]  
Cơ sở htng hin nay ở nước ta vẫn chưa phát triển các hng mục dành cho người  
khuyết tật. Nhà nước đã trợ cp các dng chtrợ cho người khuyết tật như chân tay giả,  
xe lăn, máy trợ thꢂnh…nhưng đối với người khuyết tt vvận động hay nghe, nhìn thì xe  
lăn là vật dng rt cn thiết để di chuyển. Tuy nhiên, để một người khuyết tt có thtự đi  
lại được bằng xe lăn thì đòi hỏi phi có bộ điều khiển để xe lăn có thể di chuyn theo ý  
mun của người khuyết tt.  
Có nhiu nghiên cu vbộ điều khiển cho xe lăn điện như bài báo “Gyro-  
Accelerometer based Control of an Intelligent Wheelchair” [2] của nhm tác giRafia  
Hassani, Mohamed Boumehraz, Maroua Hamzi, Zineb Habba được ra mt ngày 9 tháng  
6 năm 2018, đề tài xe lăn điện điều khin bng cử động đầu của nhóm sinh viên đại hc  
sư phạm kthuật Đà Nẵng, Đại hc giao thông vn tải, … vẫn còn mt số nhược điểm  
như thiết bị điều khiển còn sơ sài, sử dng cm biến siêu âm phát hin vt cn quá nhiu  
gây mt thẩm mĩ, …  
Vi mục đꢂch có thể to ra mt bộ điều khiển giúp người khuyết tt có thdi chuyn  
ddàng bằng xe lăn vận dng một các ưu điểm và nhm khc phc mt số nhược điểm  
mà các nghiên cứu trước đã thực hin, nhóm xin gii thiệu đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế  
   
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN  
và thi công bộ điều khiển xe lăn điện bng cm biến gia tốc”, do chꢂnh nhóm tiến hành  
nghiên cu và thc hin. Vi mô hình này, chúng ta có thphát trin bộ điều khin biến  
chiếc xe lăn thành một vt dng hữu ꢂch giúp cho người khuyết tt có thể đi lại ddàng  
hơn  
Cùng vi sphát trin ngày càng mnh mca khoa học kĩ thuật trong mt vài thp  
kgần đây, xử nh tuy là mt ngành khoa học còn tương đối mi mso vi nhiu  
ngành khoa học khác nhưng hiện nay đang là một trong những lĩnh vực phát trin rt  
nhanh và thu hút sự quan tâm đặc bit tcác nhà khoa học, thúc đẩy các trung tâm  
nghiên cu, ng dng về lĩnh vực hp dn này. Xảnh đóng vai trò quan trng trong  
nhiu ng dng thc tế vkhoa học kĩ thuật cũng như trong cuộc sống thường ngày  
như: sản xut và kim tra chất lượng, sdi chuyn của Robot, các phương tiện đi lại tự  
tr, công cụ hướng dẫn cho người mù, an ninh và giám sát, nhn dng đối tượng, nhn  
dng mt, các ng dng trong y hc, sn xut, hiu chnh video.  
Camera 3D [1-2] hiện đang là loại camera có độ ứng dng cao trong khoa hc kỹ  
thut vì camera này có khả năng ghi nhận chiều sâu đối tượng, tương tự mắt con người.  
1.2 MỤC TIÊU  
Mc tiêu nghiên cu của đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong  
nhà dùng camera 3D” sử dng laptop xử lý được tín hiu từ camera 3D Realsense sau đó  
giao tiếp vi Arduino Nano là bxlý tín hiệu điều khiển động cơ đặt dưới xe để điều  
khiển xe lăn điện.  
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  
Để tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D” Có  
nhng ni dung sau:  
. NỘI DUNG 1: Tìm hiểu phương pháp nhận dạng vật mốc  
. NỘI DUNG 2: Tổng quan về xử lý ảnh.  
. NỘI DUNG 3: Tìm hiểu camera 3D và các Module liên quan.  
. NỘI DUNG 4: Viết chương trình trên Python va Arduino.  
   
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN  
. NỘI DUNG 5: Hoàn thành mô hình.  
. NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện  
1.4 GIỚI HẠN  
Với đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D”  
thì chsdng được nhng nơi có địa hình bng phng không ggh, tránh ánh sáng  
trc tiếp tmt tri gây ra nhiu camera. Khong cách phát hiện được vt cn là dưới 1.5m,  
độ cao ca vt phi trên 0.5m so vi mặt đất.  
1.5 BỐ CỤC  
Chương 1: Tổng quan  
Chương này trình bày đặt vấn đề dn nhp lý do chọn đề tài, mc tiêu, nôi dung  
nghiên cu, các gii hn thông svà bcục đồ án.  
Chương 2: Cơ sở lý thuyết  
Chương này sẽ trình bày cơ bn vxảnh, phương pháp cơ bản để nhn dng và  
phân loi ảnh, tꢂnh kꢂch thước sn phm, gii thiệu cơ bản về camera3D và thư viện liên  
quan.  
Chương 3: Thiết kế và tính toán  
Chương này sẽ đi tìm hiểu kcác thut toán nhn dng sn phm theo hình dng,  
thuật toán tꢂnh kꢂch thước và thiết kế mô hình sn phm.  
Chương 4: Thi công hệ thống  
Nội dung chương này là quá trình thi công cùng với vic chạy chương trình về phân  
loi sn phẩm cũng như tꢂnh kꢂch thước sn phm.  
Chương 5: Kết quả nhận xét và đánh giá  
Nội dung chương này là tổng hp các kết quả đạt đưc sau khi thi công mô hình và  
kết quả đạt được khi phân loi sn phm.  
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển  
Kết qunhận được khi hoàn thiện đề tài, đưa ra các hướng phát trin hoàn thin.  
   
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT  
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT  
2.1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH VÀ CÁC THƯ VIỆN LIÊN QUAN  
2.1.1 Giới thiệu xử lý ảnh  
Xảnh không còn là đề tài quá mới, nó được áp dng ttrong các hoạt động  
thường ngày cho đến vic nâng cao sn xuất. Nó giúp ꢂch cho cá nhân hay gia đình, mà  
còn ng dng ctrong Chính tr, Y tế, Giáo dục…  
Xlý tín hiu là mt môn hc trong kthuật điện t, vin thông và trong toán hc.  
Liên quan đến nghiên cu và xlý tín hiu kthut svà analog, gii quyết các vấn đề về  
lưu trữ, các thành phn blc, các hoạt động khác trên tín hiu. Các tín hiu này bao gm  
truyn dn tín hiu, âm thanh hoc ging nói, hình nh, và các tín hiệu khác…  
Trong số các phương pháp xử lý tín hiu kể trên, lĩnh vực gii quyết vi các loi tín  
hiệu mà đầu vào là mt hình ảnh và đầu ra cũng là một hình nh, sn phẩm đầu ra được  
thc hin trong mt quá trình xử lý. Đó chꢂnh là quá trình xử nh. Nó có thể được chia  
thành xlý hình ảnh tương tự và xlý hình nh kthut s.  
Để có 1 bc nh sta có quá trình thc hiện như sau: Chụp nh tmt máy nh là  
mt quá trình vt lý. Ánh sáng mt tri sdụng như một nguồn năng lượng. Mt dãy cm  
biến được sdng cho vic thu li ca hình nh. Vì vy, khi ánh sáng mt trời rơi trên  
người đối tượng, sau đó số lượng ánh sáng phn xcủa đối tượng được cm nhn tcác  
cm biến, và mt tín hiệu điện áp liên tục được to ra bi số lượng dliu cm biến đó. Để  
to ra mt hình nh kthut s, chúng ta cn phi chuyển đổi dliu này thành mt dng  
kthut số. Điều này liên quan đến vic ly mẫu và lượng thóa. Kết quca vic ly  
mẫu và lượng thóa sau mt quá trình xlý là mt hình nh kthut s.  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
19  
     
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT  
2.1.2 Những kiến thức cơ bản trong xử lý ảnh  
A. Điểm ảnh:  
Là đơn vị cơ bản nhất để to nên một bước nh kthut số, địa chcủa điểm nh  
được xem như là một tọa độ (x,y) nào đó. Một bc nh kthut s- có thể được to ra  
bng cách chp hoc bng một phương pháp đồ ha nào khác - được to nên thàng ngàn  
hoc hàng triu pixel riêng l. Bc nh càng cha nhiu pixel thì càng chi tiết. Mt triu  
pixel thì tương đương với 1 megapixel.  
B. Ảnh số:  
là tp hp hu hạn các điểm nh vi mc xám phù hợp dùng để mô tả ảnh gn vi  
nh tht. Số điểm ảnh xác định độ phân gii ca nh. Ảnh có độ phân gii càng cao thì càng  
thhiện rõ nét các đặt điểm ca tm hình càng làm cho tm nh trnên thc và sc nét  
hơn. Một hình nh là mt tín hiu hai chiều. Nó được xác định bi hàm toán hc f(x, y)  
trong đó x và y là hai tọa độ theo chiu ngang và chiu dc. Các giá trca f(x, y) ti bt  
kỳ điểm nào là cung cp các giá trị đim nh (pixel ) tại điểm đó ca mt hình nh.  
C. Phân loại ảnh:  
Mc xám của điểm ảnh là cường độ sáng, gán bng mt giá trtại điểm đó. Các mức  
ảnh xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256. Mức được sdng thông dng nht là 256,  
tức là dùng 1 byte để biu din mc xám.  
nh nhphân: Là nh có 2 mc trắng và đen. Chỉ có 2 giá tr0 và 1 và chsdng  
1 bit dliệu trên 1 đim nh.  
Ảnh đen trắng: Là ảnh có hai màu đen, trắng (không cha màu khác) vi mc xám  
ở các điểm nh có thkhác nhau.  
nh màu: Là nh kết hp của 3 màu cơ bản li với nhau để to ra mt thế gii màu  
sinh động. Người ta thường dùng 3 byte để mô tmc màu, tc là có khong 16,7 triu  
mc màu.  
Hin nay xảnh được ging dạy trường đại hc và ng dng vào thc tế rt nhiu  
như các phn mm chnh sa hình nh hay nhn biết khuôn mt. Chính vì thế có rt nhiu  
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH  
20  
 
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 70 trang yennguyen 30/03/2022 5580
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế và thi công mô hình xe lăn tự hành trong nhà dùng camera 3D", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_va_thi_cong_mo_hinh_xe_lan_tu_hanh_trong_nha.pdf