Řízení a navádění kolového robota pomocí počítačového vidění

Abstract

Teória riadenia je aplikovaná takmer všade okolo nás, počnúc reguláciou teploty v našich domoch cez modelovanie správania sa trhu až po riadenie vesmírnych lodí. Dôvod, prečo je tomu tak je, je jej výkonnosť a krása, obe skryté v použitých matematických aparátoch. Kolesové mobilné roboty sú taktiež veľmi rozšírené, hlavne v priemysle, kvôli ich obrovskej nosnosti, ktorá je nevyhnutná. Veľmi presné detekovanie trasy je dôležité kvôli dôslednému riadeniu robota po jeho ceste. Jedna z najjednoduchších možností ako vynačiť trasu je použitie čiary, ktorá má iné optické vlastnosti ako jej podklad. Na detekovanie takto určenej trasy existuje niekoľko metód, ale najvýkonnejšie a najefektívnejšie je použitie kamery s následným digitánym spacovaním obrazu, ktoré je síce náročné na výpočtovú silu, ale je ním možne získať obrovské množstvo dát. Hoci táto metóda môže vyzerať zastaralo (vodiaca čiara) stále sa využíva v niektorých projektoch práve kvôli jej jednoduchosti a nízkej cene. Skutočné použitie kamery pre navigáciu všeobecne (nie pomocou čiary) je dokonca zatiaľ oblasť, ktorá je stále vo vývoji. Cieľom tejto práce je zostaviť malý mobilný robot, vytvoriť matematický model, navrhnúť niekoľko regulátorov a riadiť robot po vyznačenej čiare za použitia camery a počítačového videnia.Products of theory of control are almost everywhere around us beginning with temperature controller in our houses through modeling of market behavior to spaceship control. The reason of its widespread is its performance and beauty hidden in mathematical approach. Wheeled mobile robots are also widely used in industry because of their loading capability which is necessary. High accuracy path-tracking is very important for the mobile robots to precisely follow the designed path. One of the easiest way how to mark the path is to use line with different optical features than background. There are several methods to detect line and most powerful and efficient is camera usage. Subsequently, there is need to use digital image processing which demanding for computational performance but there is possibility to obtain huge amount of data. Although this principle could look obsolete (guide line) it is still used in many solutions because of its simplicity and cheapness. What is more, using camera to navigate robot global (without using line) is sort of modern technology and it is still in development. Objective of this work is to assembly small mobile robot, create its mathematical model, design several controllers and use camera and computer vision for robot guidance using guide line.