MÁY TÍNH NHÚNG VÀ XỬ LÝ ẢNH TRONG ĐIỀU KHIỂN ROBOT

EMBEDDED COMPUTER AND IMAGE PROCESSING IN ROBOT CONTROL

SVTH: Lê Văn Khanh, Lô Văn Dưng

Lớp 05T3, Khoa Công Nghệ Thông Tin, Trường Đại Học Bách Khoa

GVHD: KS. Trương Minh Huy

Khoa Công Nghệ Thông Tin, Trường Đại Học Bách Khoa

TÓM TẮT

Công nghệ xử lý ảnh ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Ngoài các ứng

dụng truyền thống như phục hồi, nâng cao chất lượng ảnh, các ứng dụng nhận dạng, an ninh, điều

khiển ngày càng phổ biến. Từ khi xuất hiện trên sân chơi robocon, nhất là với chức vô định

robocon 2007 của Trung Quốc, công nghệ xử lý ảnh đã thu hút sự chú ý đặc biệt của các bạn sinh

viên yêu thích lĩnh vực robotics. Bài viết này giới thiệu toàn diện một robot xử lý ảnh với chức năng

tặng hoa. Kết quả nghiên cứu này mở ra khả năng sử dụng rộng rãi công nghệ sử lý ảnh trong

robotics với những thiết bị rẻ tiền như máy tính nhúng hoặc máy tính cấu hình thấp.

ABSTRACT

Image processing technology is increasingly widely used in life. Apart from traditional

applications such as recovery, improve image quality, identification applications, security, control

has become increasingly popular. Since appearing on Robocon playground, especially with the

Championship of China Team in Robocon 2007, image processing technology has attracted

special attention of the students who love robotics. This article introduces a image processing robot

with functional flowers. Results of this research open the possibility widely used imaging

technologies in robotics with expensive devices such as low profile computers or embedded

computer.

1. Đặt vấn đề

Công nghệ xử lý ảnh và nhận dạng là công nghệ khá phức tạp. Ảnh thu nhận được

từ camera luôn bị nhiễu. Việc xử lý khử nhiễu và nhận dạng mục tiêu trở nên khó khăn và

tiêu tốn nhiều tài nguyên. Vì vậy để đưa được công nghệ xử lý ảnh vào robot với những

thiết bị có cấu hình thấp đòi hỏi cần phải có sự hỗ trợ của những công nghệ khác như siêu

âm, hồng ngoại, để cải thiện độ chính xác và tốc độ.

1.1. Sơ lược hệ thống dẫn đường cho robot

Để hỗ trợ cho robot trong việc ra quyết định, bạn cần có hệ thống dẫn đường. Hệ

thống này bao gồm dẫn đường theo chiều ngang và theo chiều sâu. Việc dẫn đường theo

chiều ngang do module xử lý ảnh đảm nhiệm. Ưu điểm của việc định vị theo chiều ngang

(so với mục tiêu) là robot có thể di chuyển trong môi trường bất kỳ mà không cần phải có

các vạch dẫn đường như các bạn thường thấy trong sân chơi robocon. Điều này giúp rút

ngắn đường đi, tiết kiệm năng lượng và linh hoạt hơn trong xử lý.

Phần còn lại, hệ thống dẫn đường theo chiều sâu do các module thu phát sóng radio

hoặc siêu âm xử lý. Có nhiều người đạt câu hỏi tại sao không dùng sử lý ảnh để đo khoảng

cách luôn. Câu trả lời là phải thực tế một chút. Việc ước lượng khoảng cách bằng thị giác

chỉ mang tính tương đối, ngay mắt người cũng chỉ có thể ước lượng tương đối nên thị giác

máy tính cũng không thể làm tốt hơn. Trong bài viết này tôi giới thiệu cảm biến siêu âm

SRF05, đơn giản chỉ vì nó dễ mua ở Việt Nam và việc điều khiển cũng khá dễ dàng.

1.2. Sơ lược phần cứng

Robot xử lý ảnh của tôi dùng để tạng hoa, bạn có thể làm những điều thú vị hơn.

Về cơ bản nó gồm 3 phần chính: Module xử lý ảnh, mạch vi điều khiển và cơ cấu cơ khí. Ở

đây tôi không đề cập đến cơ cấu cơ khí mà chỉ giới thiệu hai phần đầu.

1.3. Lựa chọn phần cứng xử lý ảnh

Module xử lý ảnh bao gồm một camera và một máy tính (bao gồm cả máy tính

nhúng), sau đây là một số phần cứng bạn có thể lựa chọn:

NSLU2, fullmax 266Mhz, 32MB SDRAM, 2.1 x 9.1 x 13 (cm), 120 USD

Linksys đã ngừng sản xuất.

NAS200, 150Mhz, 32MB RAM, 2.1 x 9.1 x 13 (cm) , 170 USD

Laptop cũ hoặc bo mạch các PC cũ (khoảng 400.000-1.500.000 vnd), tối thiểu

cũng 1.6Ghz, 256MB RAM.

Muốn sử dụng NSLU2 hay NAS200, bạn cần phải tháo hộp để chế thêm các chân

giao tiếp nối tiếp (đồng nghĩa với việc không được bảo hành, hư hỏng thì tự chịu), thêm ổ

cứng vào để biến chúng thành các máy tính nhúng, sau đó cài đặt hệ điều hành linux lên

chúng, cụ thể ở đây là phiên bản linux Debian. Những thiết bị này mua ở Việt Nam không

dễ, đặc biệt là NSLU2, giá ở trên chưa bao gồm phí vận chuyển. Lời khuyên và giải pháp

tốt cho các bạn sinh viên là nên sử dụng các laptop cũ, nó rất rẻ, dễ mua, và cấu hình cũng

khá tốt. Tôi may mắn có được 1 bộ NSLU2 và Webcam Logitech QuickCam Pro3000. Tuy

nhiên do chế lại nên thiết bị thường xuyên trục trặc