Transcript pptx - จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ระบบหุ่นยนต์ หลายตัวสาหรับการควบคุมวัตถุ
Multi-Robot System for Object Manipulation
นายรุ่งโรจน์
จินตเมธาสวัสดิ์
5031061821
ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
อาจารย์ ท่ ปี รึกษา
ผศ.ดร.อรรถวิทย์
อ.ดร.นัทที
สุดแสง
นิภานันท์
ปั ญหาและความสาคัญของปั ญหา
• ในช่วง 10 ปี ที่ผ่านมา ภยันตรายทังสองอย่
้
างนี ้ได้ คร่าชีวิตผู้คนกว่า 7 แสนราย
• มีความพยายามนาหุน่ ยนต์ก้ ภู ยั เข้ าไปช่วยเหลือ แต่ ไม่บรรลุประสิทธิผลเท่าที่ควร
1
2
3
4
5
6
7
8
ปั ญหาและความสาคัญของปั ญหา
Task 1+2+3
Failure Rate:
Cost:
Spent Time:
VS
Failure Rate:
Cost:
Spent Time:
1
2
3
4
5
Task 1
Task 1
Task 3
Task 2
6
7
8
วัตถุประสงค์
• เพื่อสร้ างระบบหุน่ ยนต์หลายตัว ที่ช่วยกันนาวัตถุ 3 ชิ ้น คือ ทรงกระบอก ทรง
สี่เหลี่ยม และปริซมึ หน้ าตัดรูปสามเหลี่ยม ไปรวมกัน ณ ตาแหน่งปลายทางที่ได้
กาหนดไว้ ให้
1
2
3
4
5
6
7
8
ขัน้ ตอนการทางานของระบบหุ่นยนต์
ทรงสี่เหลี่ยม
ปรึซึม
2. หุ3.
่ นยนต์
แต่หุล่ นทะตั
ยนต์
วททาการหาต
าการลากของไปวาง
าแหน่นงผ่ของวั
ณ
ตถุอตทข่าแหน่
งั ้ าสาม
งหลั
ปลายทาง
งจากได้LAN
รับคาสั่ง
หุ่นว4.
ยนต์
าการประสานงานกั
านเครื
ยข่ าWireless
1. คอมพิ
เตอร์
ส
่
ั
ง
ให้
ห
่
ุ
น
ยนต์
เ
ริ
่
ม
ท
างานผ่
า
นเครื
อ
ย
Wireless
LAN
5.
หุึมนยนต์ ส่งสถานะการทางานให้ คอมพิวเตอร์
ปรึ
ซ
จากคอมพิเพื
วเตอร์
่ อโดยหุ
หาว่โดยใช้
า่ นควรจะเข้
ยนต์กตล้้ อองไม่
างที
ไปจั
่ ตเดิดิ บนตัวัชนกั
ง้ ตอยู
ถุช่ บนนิ ้ นตั
ใดวหุ่นยนต์
ทรงสี่เหลี่ยม
ทรงกระบอก
1
2
3
4
5
6
7
8
ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้ อง
• การตรวจหาวัตถุ (Object Detection)
รั บภาพ
ทรงสี่เหลี่ยม
Blob Detection
Color Detection
1
2
อยู่ทางด้ านซ้ ายมือ
เทียบกับตัวหุ่น
3
4
5
6
7
8
ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้ อง
• การวางแผนการเคลื่อนที่ (Motion Planning)
1
2
3
4
5
6
7
8
ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้ อง
• การประสานงานและการทาความตกลง (Coordination and Agreement)
OK
OK
Help
OK
OK
OK
1
2
3
4
5
6
7
8
ขอบเขตของโครงการ
• ระบบหุน่ ยนต์สามารถขนย้ ายวัตถุได้ 3 แบบ (ทรงกระบอก/แดง,
ทรงสี่เหลี่ยม/เขียว, ปริซมึ หน้ าตัดรูปสามเหลี่ยม/น ้าเงิน)
• หุน่ ยนต์จะต้ องรู้ข้อมูลทางกายภาพ/ความสามารถ/ตาแหน่งที่จะนาวัตถุไปวาง
• หุน่ ยนต์สามารถทางานร่วมกันได้ ภายในเครื อข่ายที่กาหนดไว้ ให้ เท่านัน้
• หุน่ ยนต์สามารถทางานได้ เฉพาะบนพื ้นที่ราบเท่านัน้
• ระบบหุน่ ยนต์สามารถรองรับหุน่ ยนต์ได้ ไม่เกิน 5 ตัว
1
2
3
4
5
6
7
8
งานวิจัยเบือ้ งต้ น
• Heterogeneous Multi-Robot Cooperation [7]
• Multi-Robot Manipulation via Caging in Environments with Obstacle [9]
• Abstractions and Algorithms for Cooperative Multiple Robot
Planar Manipulation [11]
• Cooperative Localization and Control for Multi-Robot Manipulation [8]
• Behavior-Based Multi-Robot Collaboration for Autonomous
Construction Tasks [12]
1
2
3
4
5
6
7
8
แนวคิดและขัน้ ตอนในการแก้ ปัญหา
•
•
•
•
•
ศึกษาค้ นคว้ าข้ อมูลที่เกี่ยวข้ อง
พัฒนาระบบตรวจจับวัตถุ
พัฒนาอัลกอริทมึ ในการวางแผนการเคลื่อนที่หนุ่ ยนต์
พัฒนาหุน่ ยนต์หนึง่ ตัว เพื่อให้ สามารถนาวัตถุไปวางไว้ ในตาแหน่งที่ถกู ต้ องได้
พัฒนาระบบหุน่ ยนต์หลายตัว เพื่อให้ สามารถนาวัตถุไปวางไว้ ในตาแหน่ง
ที่ถกู ต้ องได้
• เปรี ยบเทียบผลการทางานที่ได้ ระหว่างระบบหุน่ ยนต์หลายตัว กับหุน่ ยนต์ตวั เดียว
1
2
3
4
5
6
7
8
แนวคิดและขัน้ ตอนในการแก้ ปัญหา
งาน
ก.ย. 53
ระยะเวลา (เดือน)
ต.ค. 53
พ.ย. 53
ธ.ค. 53
ศึกษาค้ นคว้ าข้ อมูลที่เกี่ยวข้ อง
พัฒนาระบบตรวจจับวัตถุ
พัฒนาอัลกอริทมึ ในการ
วางแผนการเคลื่อนที่ห่นุ ยนต์
พัฒนาหุ่นยนต์หนึ่งตัว เพื่อให้ สามารถ
นาวัตถุไปวางไว้ ในตาแหน่งที่ถกู ต้ องได้
พัฒนาระบบหุ่นยนต์หลายตัว เพื่อให้ สามารถ
นาวัตถุไปวางไว้ ในตาแหน่งที่ถกู ต้ องได้
เปรี ยบเทียบผลการทางานที่ได้ ระหว่างระบบ
หุ่นยนต์หลายตัว กับหุ่นยนต์ตวั เดียว
ศึกษาค้ นคว้ าข้ อมูลที่เกี่ยวข้ อง
1
2
3
4
5
6
7
8
ม.ค. 54
บรรณานุกรม
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
รศ.ดร.ทวิตีย์ เสนีวงศ์ ณ อยุธยา. การประสานงานและการทาความตกลงระหว่างโพรเซส. จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2006.
ผศ.ดร.อรรถวิทย์ สุดแสง. การวางแผนการเคลือ่ นที่. จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2004.
Gary Bradski and Adrian Kaehler. Learning OpenCV. 1st ed. United State of America: O’Reilly, 2008.
Wikipedia. หุน่ ยนต์. [Online] Available from: http://th.wikipedia.org/wiki/หุน่ ยนต์ [2010, Aug 6].
CBC News. The world’s worst natural disasters. [Online] Available from: http://www.cbc.ca/world/story/2008/05/08/f-natural-disasters-history.html[2010, Feb 27].
Surveyor Corporation. Surveyor SRV-1 Blackfin Robot. [Online] Available from: http://www.surveyor.com/SRV_info.html [2010, Apr 27].
Lynne E. Parker, “Heterogeneous Multi-Robot Cooperation,” Submitted to the Department of Electrical Engineering and Computer Science in Partial Fulfillment
of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy at the MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY, Feb 1994.
[8] J.Spletzer, A.K.Das, R.Fierro, C.J.Taylor, V.Kumar, and J.P.Ostrowski, “Cooperative Localization and Control for Multi-Robot Manipulation,” GRASP Laboratory –
University of Pennsylvania, Philadelphia.
[9] Jonathan Fink, M.Ani Hsieh, and Vijay Kumar, “Multi-Robot Manipulation via Caging in Environments with Obstacles,” GRASP Laboratory – University of
Pennsylvania, Philadelphia.
[10] Guilherme A.S.Pereira[a], Vijay Kumar[b], Mario F.M.Campos[a], “Decentralized Algorithms for Multi-Robot Manipulation via Caging,” [a]VERLab, DCC,
Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Antonio Carlos 6627, Belo Horizonte, MG 31270-010 Brazil, [b]GRASP Lab., University of Pennsylvania, 3330
Walnut Street, Philadelphia, PA 19104-6228 USA.
[11] Peng Cheng, Jonathan Fink, Vijay Kumar, “Abstractions and Algorithms for Cooperative Multiple Robot Planar Manipulation,” GRASP Lab., University of
Pennsylvania, 3330 Walnut Street, Philadelphia, PA 19104 USA.
[12] Ashley Stroupe, Terry Huntsberger, Avi Okon, Hrand Aghazarian, Matthew Robinson, “Behavior-Based Multi-Robot Collaboration for Autonomous Construction
Tasks,” Jet Propulsion Laboratory / California Institute of Technology 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91 109.
1
2
3
4
5
6
7
8
Q&A