DK robot qua mang LAN khong day

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phùng Mạnh Dương GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT QUA MẠNG LAN VƠ TUYẾN VÀ MẠNG INTERNET KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - Viễn thông Hà Nội - 2005 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến CHƯƠNG MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ ROBOT CHƯƠNG MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ ROBOT 1.1 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT 1.2 CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG TRONG ROBOT .5 1.2.1 Phân loại motor điện 1.2.2 Điều khiển chuyển động motor 1.3 HỆ CẢM BIẾN TRONG ROBOT 1.3.1 Sensor xác định khoảng cách (Range sensor) 1.3.2 Sensor phát vật thể gần (Proximity sensor) .8 1.3.3 Sensor cảm nhận hình ảnh 1.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT 1.4.1 Phân loại cấu điều khiển .9 1.4.2 điều khiển sử dụng cho robot di động thông minh .10 Chương 2: 10 TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET VÀ MẠNG LAN VÔ TUYẾN 10 2.1 MẠNG INTERNET 11 2.1.1 Lịch sử đời phát triển mạng Internet 11 2.1.2 Một số dịch vụ Internet 12 2.1.3 Kiến trúc Internet 13 2.2 MẠNG LAN VÔ TUYẾN .15 2.2.1 Sự đời mạng LAN vô tuyến chuẩn LAN không dây 802.11 .15 2.2.2 Các kiến trúc mạng LAN vô tuyến theo chuẩn IEEE 802.11 15 2.2.3 Mở rộng chuẩn IEEE 802.11 17 Chương 3: 18 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH JAVA VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN LẬP TRÌNH MẠNG 18 3.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH JAVA .18 3.1.1 Hướng đối tượng .19 3.1.2 Hỗ trợ mạng .19 3.1.3 Điều khiển thiết bị .19 3.1.4 Khả chuyển 19 3.2 GIAO TIẾP THEO MƠ HÌNH KHÁCH CHỦ 20 3.3 LẬP TRÌNH MẠNG THƠNG QUA SOCKET .21 3.4 GIAO THỨC TRUYỀN TẢI THEO THỜI GIAN THỰC RTP .21 CHƯƠNG 23 MÔ TẢ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG ĐƯỢC XÂY DỰNG TRONG ĐỀ TÀI 23 4.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA TOÀN HỆ THỐNG 23 4.2 VÙNG THỰC THI 24 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến 4.2.1 Các cấu chấp hành 25 4.2.2 Nguồn điện mạch công suất điều khiển motor 26 4.2.3 Vi điều khiển PSoC 26 4.2.4 Các cảm biến hình ảnh 26 4.2.5 Máy tính xách tay PC1 28 4.2.5 Điểm truy cập mạng WAP 29 4.3 VÙNG ĐIỀU KHIỂN 29 CHƯƠNG 30 CÁC CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM CHO PHÉP GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT QUA MẠNG 30 5.1 CHƯƠNG TRÌNH SERVER 31 5.1.1 Lưu đồ thuật toán .31 Chương trình server viết dựa lưu đồ thuật tốn trình bày sau đây: 31 5.1.2 Module (server.class) .33 5.1.3 Modun hình ảnh (VideoTransmit.class) 35 5.1.4 Modun truyền liệu cổng COM (WriteToPort.class) 37 5.2 CHƯƠNG TRÌNH CLIENT 38 5.2.1 Lưu đồ thuật toán .38 5.2.2 Modun (Client.class) .40 5.2.3 Modun điều khiển (process.class) .40 5.2.4 Modun nhận hình ảnh (VideoReceive.class) 41 Chương 6: 41 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 41 6.1 THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN ROBOT QUA MẠNG LAN VÔ TUYẾN 42 6.1.1 Thực nghiệm điều khiển robot qua mạng LAN vô tuyến 42 6.1.2 Thực nghiệm điều khiển robot qua mạng Internet 46 6.2 THẢO LUẬN KẾT QUẢ 49 KẾT LUẬN 49 HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI .49 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến 1.1 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT Khái niệm máy tự động xuất từ lâu với viễn tưởng người máy sống Ngay sau chiến tranh giới thứ hai, nhiều cơng trình nghiên cứu bắt đầu phòng thí nghiệm Oak Ridge Argonne National để phát triển cánh tay máy khí điều khiển từ xa nhằm phục vụ phòng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Các cánh tay thiết kế mơ cách xác chuyển động bàn tay cánh tay người Trong năm 1950, bên cạnh cánh tay khí đó, xuất cánh tay thuỷ lực điện từ tay máy Minotaur I tay máy Handyman Cũng năm này, George C Devol thiết kế thiết bị có tên thiết bị vận chuyển có khớp lối lập trình (Programmed Articulated Transfer Device) Đây cánh tay máy thực chuỗi bước chuyển động theo chương trình định trước Phát triển xa ý tưởng trên, Devol Joseph F.Engelberger dẫn đường cho robot công nghiệp giới thiệu năm 1959 công ty Unimation Thiết bị sử dụng máy tính liên kết với tay máy nhằm dạy cho thực cơng việc khác cách tự động Không giống hệ thống tự động cứng, robot lập trình lại trang bị lại với giá thấp để thực công việc khác mà không yêu cầu thay đổi phần cứng Kể từ khái niệm robot đời, việc thiết kế chế tạo robot trải qua nhiều giai đoạn với hệ điều khiển khác Đây kết phát triển vượt bậc kĩ thuật điện, điện tử đặc biệt kĩ thuật máy tính Có hệ điều khiển robot đời kể từ năm 1960 Thế hệ thứ nhất: Bao gồm loại robot hoạt động lặp lại theo chu trình khơng thay đổi ( chu trình định trước) Chương trình điều khiển có hai dạng : chương trình "cứng" ( từ cứng với nghĩa không thay đổi không sửa trừ thay đổi phần cứng) chương trình thay đổi thơng qua panel điều khiển thơng qua máy tính Các robot hệ sử dụng cấu điều khiển không servo vòng hở (Open-loop Nonservo Controlled Systems) Đây hệ thống không sử dụng thông tin Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến phản hồi để điều khiển robot Ứng dụng chủ yếu thệ robot thứ sử dụng robot "nhấc-đặt" (Pick and Place) Thế hệ thứ 2: Robot trang bị sensor cho phép chúng giao tiếp với mơi trường bên ngồi Các sensor thực chất biến đổi lượng Nó chuyển đại lượng không điện thành đại lượng điện mà qua điều khiển robot biết trạng thái môi trường xung quanh Nhờ sensor robot lựa chọn phương án khác cách linh hoạt nhằm thích nghi với mơi trường bên ngồi Dạng robot với trình độ điều khiển gọi robot điều khiển thích nghi cấp thấp Hệ thống điều khiển robot dựa cấu điều khiển servo vòng kín (Close-loop Servo Controlled Systems) Đây cấu điều khiển có sử dụng thông tin phản hồi từ sensor Thế hệ thứ 3: Các điều khiển logíc khả trình PLC (Programmable Logic Controllers) sử dụng robot với nhiều chức chuyên biệt Thế hệ thứ 4: Khác với PLC bị giới hạn chương trình chúng, hệ robot sử dụng máy tính mini trang bị ngơn ngữ lập trình đặc biệt ngơn ngữ chuẩn BASIC, C, C++, để tạo nhiều ứng dụng CAD/CAM CIM chương trình khơng trực tuyến Thế hệ thứ 5: Các điêu khiển robot sử dụng trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligent) Robot trang bị kĩ thuật trí tuệ nhân tạo nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, xác định khoảng cách, cảm nhận đối tượng tiếp xúc (da nhân tạo) để xử lý, gia công tạo định thích hợp Ngồi ra, robot trang bị mạng Neuron giúp robot có khả tự học, tự xây dựng kiến thức cho thơng qua lần "sai-sửa" Sở dĩ, robot phát triển mạnh mẽ nhờ khả ứng dụng rộng rãi Nhiều robot ứng dụng để làm công việc nguy hiểm phục vụ phòng thí nghiệm, sử dụng chất phóng xạ, hố chất độc hại hay công việc lặp lặp lại gây cảm giác nhàm chán người Robot làm công việc với cường độ cao 24 ngày mà không mệt mỏi Robot chủ yếu sử dụng doanh nghiệp sản xuất ô tô Trung bình liên doanh tơ sử dụng khoảng 16.000 robot để hàn, sơn, vận chuyển, lắp đặt Lắp ráp khâu phát triển ứng dụng nhanh thành tựu khoa học robot vào công nghiệp Nó u cầu độ xác cao Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến kĩ thuật hàn, sơn với sensor hệ thống máy tính điều khiển có giá hợp lý Robot sử dụng công nghệ điện tử để lắp ráp chíp lên mạch Robot hoạt động mơi trường tiềm ẩn nguy hiểm lớn người xác định tàu đắm, dọn chất thải hạt nhân, thăm dò mỏ khống sản nước, thăm dò hoạt động núi lửa Bên cạnh robot sử dụng để thám hiểm hành tinh cách xa Robot Galileo NASA tàu vũ trụ thăm dò khơng gian khơng người lái tới Sao Mộc vào năm 1996 thực loạt nhiệm vụ xác định thành phần hoá chất cấu thành khí Sao Mộc Hiện nay, robot ứng dụng để giúp bác sĩ phẫu thuật thực ca phẫu thuật có độ phức tạp tinh vi cao Ngồi ra, có đời hàng loạt robot phục vụ, thực cơng việc giúp người robot bưng bê, robot cắt cỏ, robot lau nhà 1.2 CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG TRONG ROBOT Khác với cánh tay máy robot tĩnh, robot di động có cấu chuyển động nhằm đưa bệ máy tồn hệ thống robot tới vị trí mong muốn khơng gian hoạt động Cơ cấu máy thuỷ lực, khí nén, mơtơ điện đề tài sử dụng loại môtơ điện Vì phần trình bày tóm tắt tìm hiểu mơtơ điện hệ thống liên quan đến điều khiển môtơ 1.2.1 Phân loại motor điện Motor điện loại máy chuyển đổi lượng điện thành lượng cơ, thường chuyển động tròn Motor cấu trúc từ hai phần chính: Rotor Stator Rotor phần chuyển động nằm lõi motor bao gồm cuộn dây quanh lõi thép Lõi gắn vào trục motor Stator phần khơng chuyển động, cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu Khi có dòng điện qua, rotor sinh từ trường chống lại từ trường nam châm vĩnh cửu làm cho motor quay Có hai loại motor thường sử dụng robot di động là: - Motor chiều (DC motor): Motor chiều cấu tạo từ cuộn dây hệ thống nam châm vĩnh cửu Loại motor dùng trực tiếp nguồn chiều có Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến thể điều khiển thông qua độ rộng xung Tốc độ motor quy định điện áp chiều hay độ rộng xung đặt vào Một nhược điểm sử dụng motor chiều độ xác chuyển động Điều khắc phục sử dụng motor bước - Motor bước (Step motor): motor bước cấu tạo từ nhiều cuộn dây Mỗi cặp cuộn dây tương ứng với pha chuyển động Việc điều khiển motor bước thực qua xung lệch pha qua cặp cuộn dây Chính nhờ việc cho tín hiệu chạy qua cặp cuộn dây tạo bước chuyển động Tuỳ thuộc loại motor bước mà tương ứng với góc bước Góc bước nhỏ độ xác motor lớn Đây điều khác hẳn với motor chiều Việc điều khiển bước motor giúp thực chuyển động cách xác tới vị trí yêu cầu 1.2.2 Điều khiển chuyển động motor Việc thiết kế mạch điều khiển motor phải vào công suất tiêu thụ motor loại motor để có thiết kế hợp lý Tuỳ thuộc công suất tiêu thụ motor mà lựa chọn mạch cơng suất tự thiết kế hay mạch điện tích hợp IC chun dụng dùng điều khiển motor Khố luận trình bày loại mạch điều khiển motor áp dụng cho loại motor thường gặp motor DC motor bước 1.2.2.1 Điều khiển motor DC Thơng thường, điều khiển tốc độ motor chiều thay đổi mức điện áp đặt vào motor Nhưng việc gặp phải khó khăn mức điện áp trở nên thấp làm việc điều chỉnh tốc độ thấp khơng xác Còn cách khác sử dụng xung điện có biên độ mức điện áp cực đại có độ rộng xung khác để điều khiển tốc độ motor Độ rộng xung lớn, lượng trung bình cấp cho motor lớn tốc độ quay motor ứng với tải định cao Việc thực chuyển mạch điện tử công suất lắp tranzitor 1.2.2.2 Điều khiển motor bước Khác với motor DC có hai đường điều khiển, motor bước có nhiều pha khác Số pha tương ứng với số đường tín hiệu điều khiển Sơ đồ hình 1.1 sau thí dụ trình bày mạch điều khiển motor bước pha Mạch cần tới đường tín hiệu điều khiển Với u cầu dòng điều khiển có giá trị cực đại phải lớn, sơ đồ này, đường tín Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến hiệu điều khiển từ vi xử lý khuếch đại qua tầng Darlington để tăng dòng cho tín hiệu điều khiển Hình 1.1 - Sơ đồ khuếch đại tín hiệu điều khiển motor bước Ta thấy cuộn dây motor bước xếp thành cặp: cuộn với cuộn 2, cuộn với cuộn Sơ đồ mạch tạo hai cặp tín hiệu điều khiển bít bít 2, bít3 bít Thí dụ, việc điều khiển chuyển động motor thực theo mã hình 1.2: Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vơ tuyến Hình 1.2 - Một kiểu mã điều khiển motor bước Bảng mã đưa mã điều khiển cho pha Việc điều khiển thực từ pha đến pha lặp lại làm cho motor quay theo hướng xác định Nếu thực theo thứ tự ngược lại pha 4, pha 3, pha 2, pha motor chuyển động theo chiều ngược lại Trong thực tế, thiết kế robot di dộng sử dụng motor cỡ nhỏ sử dụng IC chuyên dụng dùng cho mục đích điều khiển motor 1.3 HỆ CẢM BIẾN TRONG ROBOT Robot trang bị hệ thống sensor cho phép có khả thích ứng với thay đổi mơi trường xung quanh Hầu hết sensor biến đổi lượng, biến lượng từ dạng sang dạng khác Biến đổi tín hiệu từ đại lượng khơng điện thành đại lượng điện Tín hiệu phản hồi điều khiển Thông qua đó, điều khiển có định cho phù hợp Trong thực tế nghiên cứu robot, có nhiều loại sensor sử dụng cho mục đích khác Sau đây, xin giới thiệu số sensor thường sử dụng kĩ thuật robot 1.3.1 Sensor xác định khoảng cách (Range sensor) Đây loại sensor sử dụng giúp robot ước lượng khoảng cách từ vị trí đặt sensor tới đối tượng Có nhiều cách xác định khoảng cách tới đối tượng Nhưng hai cách thông dụng phương pháp xác định lượng giác phương pháp xác định đo khoảng thời gian truyền sóng 1.3.2 Sensor phát vật thể gần (Proximity sensor) Đây loại sensor sử dụng để xác định xem có hay khơng có vật thể nằm vùng hoạt động sensor Các loại sensor phát vật thể gần phổ biến sensor siêu âm, sensor quang, sensor sử dụng hiệu ứng điện cảm sensor sử dụng hiệu ứng điện dung Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vơ tuyến 1.3.3 Sensor cảm nhận hình ảnh Việc cảm nhận hình ảnh thực trước tiên hệ thống thu ảnh Hệ thống camera số camera tương tự Nếu sử dụng camera tương tự, trước tín hiệu từ camera đưa vào máy tính cần biến đổi tương tự số Hình ảnh sau thu nhận lưu trữ dạng ma trận điểm ảnh Tuỳ vào loại camera sử dụng mà hình ảnh hình ảnh màu hay hình ảnh mức xám Việc thực q trình phân tích ảnh bao gồm nhiều công đoạn nhỏ Trước hết giai đoạn tiền xử lý ảnh nhằm tăng cường nâng cao chất lượng ảnh, khắc phục nhiễu gây cho ảnh Đây cơng đoạn làm bật số đặc tính ảnh Giai đoạn công đoạn phát đường biên Giai đoạn cuối thực nhận dạng đưa định 1.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT Bộ điều khiển trái tim khối óc robot Nó nhận lệnh từ người sử dụng từ chương trình máy tính để điều khiển phận liên quan đến hoạt động mong muốn Trong trường hợp hoạt động tự quản trị, điều khiển thường có nhớ riêng biệt cho phép lưu trữ chương trình điều khiển cài đặt sẵn robot hoạt động độc lập (tự hoạt động) mà không cần can thiệp người điều khiển máy tính chủ (host) Thường điều khiển xây dựng sở máy vi tính hoạt động độc lập robot đại hệ máy tính xử lý song song 1.4.1 Phân loại cấu điều khiển Tuỳ thuộc vào mức độ thơng minh (khả thích ứng với mơi trường bên ngồi) mà điều khiển robot xây dựng dựa hai cấu: Cơ cấu điều khiển servo vòng kín (Close-loop Servo Controlled Systems): Đây cấu điều khiển có sử dụng thơng tin phản hồi từ sensor giúp robot xác định yếu tố mơi trường xung quanh để từ gia công, xử lý, điều khiển cấu chấp hành thực công việc giao cách thơng minh Cơ cấu điều khiển khơng servo vòng hở (Open-loop Nonservo Controlled Systems): Đây cấu điều khiển không sử dụng thông tin phản hồi Hệ thống đơn giản, cơng tắc bật/tắt Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến { // Kiểm tra liệu tín hiệu đóng kết nối từ Client if ((char)inBuffer[i]=='q') { finished = true; // Dừng module hình ảnh vt.stop(); System.out.println("transmit video stopped."); } writeToPort.write(inBuffer); } } while (!finished); // Đóng kết nối có tín hiệu yêu cầu từ Client inStream.close(); client.close(); System.out.println("Connection closed."); 5.1.3 Modun hình ảnh (VideoTransmit.class) Module hình ảnh có nhiệm vụ bắt hình ảnh từ Camera truyền qua mạng WLAN cho Client theo giao thức RTP Module thực việc truyền hình ảnh theo giao thức RTP sau: Trước hết, khởi tạo nguồn hình ảnh Camera: DataSource ds; DataSource clone; try 35 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến { ds = Manager.createDataSource(locator); } catch (Exception e) { return "Couldn't create DataSource"; } Sau đó, tạo xử lý (processor) để xử lý hình ảnh từ nguồn Camera Bộ xử lý định kích thước, chất lượng định dạng hình ảnh truyền qua mạng WLAN Ở đây, đặt kích thước hình ảnh 320x240, chất lượng hình ảnh 0.5 định dạng H263: processor = Manager.createProcessor(ds); VideoFormat H263Format=new VideoFormat(VideoFormat.H263_RTP , new Dimension(w,h), Format.NOT_SPECIFIED, Format.byteArray, frameRate); tracks[i].setFormat(H263Format); setH263Quality(processor, 0.5f); Sau đó, ta tạo luồng liệu lối xử lý (processor) Client Và bắt đầu truyền hình ảnh từ lối Processor tức từ Server tới Client: String rtpURL = "rtp://" + ipAddress + ":" + port + "/video"; 36 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến MediaLocator outputLocator = new MediaLocator(rtpURL); … rtptransmitter = Manager.createDataSink(dataOutput, outputLocator); rtptransmitter.open(); rtptransmitter.start(); dataOutput.start(); 5.1.4 Modun truyền liệu cổng COM (WriteToPort.class) Module khởi tạo xuất liệu Server nhận COM1 Điều thực sau: Trước hết, chương trình duyệt qua tất cổng để tìm COM1 Nếu tìm thấy, mở cổng COM1 thiết lập định dạng khung liệu: // duyệt qua tất cổng while (portList.hasMoreElements()) { portId = (CommPortIdentifier) portList.nextElement(); // Nếu thấy COM1 if (portId.getPortType() ==CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) { if (portId.getName().equals("COM1")) { // mở cổng COM1 serialPort=(SerialPort)portId.open( "SimpleWriteApp", 2000); // Tạo luồng liệu tới COM1 outputStream = serialPort.getOutputStream(); 37 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến // Thiết lập định dạng khung truyền serialPort.setSerialPortParams(9600, SerialPort.DATABITS_8, SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE); } } } Sau bắt đầu truyền liệu cổng COM1: outputStream.write(messageString); 5.2 CHƯƠNG TRÌNH CLIENT 5.2.1 Lưu đồ thuật tốn Chương trình server viết dựa lưu đồ thuật tốn trình bày sau đây: 38 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến Bắt đầu Tạo Kết nối với Server Tạo giao diện Khởi tạo nhận hình ảnh Có lệnh điều khiển Có hình ảnh Sai Sai Đúng Đúng Nhận hình ảnh hiển thị Nhận lệnh Có phải lệnh kết thúc Đúng Đúng Có tín hiệu kết thúc Sai Sai Gửi lệnh cho Server Kết thúc Hình 5.2 – Lưu đồ chương trình Client Để thực lưu đồ thuật tốn trên, chương trình Client gồm module nhỏ: 39 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến - Module có nhiệm vụ tạo kết nối tới Server tạo giao diện cho, gồm lớp Client.class, ClientConnect.class, ClientConnect$1.class - Module điều khiển nhận lệnh điều khiển từ người dùng gửi lệnh qua WLAN cho Server, gồm lớp process.class - Module nhận hình ảnh nhận hiển thị hình ảnh Server gửi tới, gồm lớp VideoReceive.class Sau chi tiết module : 5.2.2 Modun (Client.class) Module trước tiên tạo kết nối với server : connection = new Socket(destination,port); tạo luồng Client Server dùng để truyền liệu từ Client tới Server : out = new DataOutputStream(connection.getOutputStream()); Sau đó, tạo giao diện người dùng: Frame myWindow = new Frame("Robot Controller"); myWindow.setBackground(Color.yellow); … myWindow.setSize(new Dimension(400,500)); myWindow.show(); 5.2.3 Modun điều khiển (process.class) Module lắng nghe kiện ấn nút điều khiển gửi liệu tương ứng với lệnh điều khiển cho Server xử lý Ở đây, lệnh điều khiển ánh xạ tương ứng với kí tự Ví dụ, người dùng lệnh cho robot tiến cách ấn nút “Forward” module nhận kiện nút “Forward” ấn gửi kí tự “ f ” qua WLAN cho Server xử lý: 40 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến public void actionPerformed(ActionEvent event) { out.writeBytes(command); } 5.2.4 Modun nhận hình ảnh (VideoReceive.class) Module viết theo kiểu Applet Applet lớp mạnh góp phần tạo nên thành cơng Java Applet cho phép tạo trang web tương tác từ phía Client giống ngơn ngữ JavaScript Module nhận hình ảnh trước tiên tạo luồng tới nguồn gửi hình ảnh, tức server: // Xac dinh nguon gui hinh anh String url="rtp://127.0.0.1:2222/video/32"; MediaLocator locator=new MediaLocator(url); Sau tạo player để nhận hiển thị hình ảnh từ server: player=Manager.createPlayer(locator); player.start(); Chương 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Đề tài “Giám sát điều khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến” đề tài có nhiều ứng dụng thực tiễn vấn đề phòng nghiên cứu giới quan tâm Khi thực đề tài này, thu số kết xây dựng thành cơng robot di động có trang bị cấu kẹp bóng, sensor hồng ngoại, camera, máy tính xách tay… viết thành cơng chương trình điều khiển qua mạng cho phép robot thực thao tác gắp thả bóng Sau kết cụ thể: 41 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến 6.1 THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN ROBOT QUA MẠNG LAN VÔ TUYẾN 6.1.1 Thực nghiệm điều khiển robot qua mạng LAN vơ tuyến Hình 6.1 trình bày mơ hình thực nghiệm mà tơi sử dụng điều khiển robot qua mạng LAN vô tuyến PC2 HUB LAN PC1 ROBOT WAP HUB Hình 6.1 – Mơ hình thực nghiệm điều khiển robot qua mạng WLAN Mơ hình bao gồm máy tính PC2 kết nối vào mạng LAN trường Đại học Công nghệ Bên vùng thực thi robot di động trang bị máy tính xách tay PC1 Máy tính xách tay PC1 có trang bị card mạng khơng dây Nhờ đó, robot kết nối vào mạng LAN trường thông qua card điểm truy cập WAP Người điều khiển ngồi máy tính PC2 để điều khiển robot Hình 6.2 trình bày giao diện chương trình Client dùng để điều khiển robot 42 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vơ tuyến Hình 6.2 - Giao diện chương trình Client Giao diện chương trình bao gồm: - Cửa sổ nhận hình ảnh: Đây cửa sổ dùng để nhận hình ảnh phản hồi từ robot Nhờ hình ảnh này, người điều khiển quan sát môi trường xung quanh robot Cửa sổ có kích thước 320x240 pixel trường hợp điều khiển robot qua mạng WLAN Khi điều khiển robot qua mạng WLAN, cửa sổ có kích thước nhỏ 160x120 pixel để giúp giảm lượng liệu hình ảnh cần truyền 43 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến - Cửa sổ thông báo trạng thái kết nối: Cửa sổ cung cấp cho người điều khiển biết trạng thái kết nối máy tính điều khiển PC2 với robot trạng thái hoạt động chương trình - Các nút điều khiển: Dựa vào thông tin phản hồi từ robot, cụ thể thơng tin hình ảnh gửi về, thơng tin kết nối, người sử dụng điều khiển robot cách kích chuột vào nút chương trình sử dụng phím tắt từ bàn phím Chương trình điều khiển có nút điều khiển tương ứng với phím tắt cho phép người điều khiển điều khiển hoạt động robot như: tiến thẳng (nút Forward, phím tắt Alt+u), quay phải (nút Turn Right, phím tắt Alt+k), quay trái (nút Turn Left, phím tắt Alt+h), lùi (nút Backward, phím tắt Alt+m), dừng lại (nút Stop, phím tắt Alt+j), kẹp bóng (nút Grab, phím tắt Alt+g) thả bóng (nút Release, phím tắt Alt+l) Mỗi người điều khiển nhấn chuột vào nút hay ấn phím tắt, chương trình Client gửi kí tự điều khiển qua mạng tới chương trình Server robot Chương trình Server sau nhận kí tự điều khiển kí tự lên hình thơng báo truyền kí tự qua cổng COM4 tới vi điều khiển PSoC để điều khiển robot Trong đề tài này, sử dụng kí tự sau để điều khiển robot: “f” – tiến thẳng, “s” – dừng, “b” – lùi, “l” – rẽ trái, “r” – rẽ phải, “g” – kẹp bóng, “a” – thả bóng Hình 6.3 trình bày hình kết thực nghiệm tín hiệu hình ảnh nhận qua mạng LAN vô tuyến: 44 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vơ tuyến Hình 6.3 - Điều khiển robot qua mạng WLAN Hình 6.3 thể hình ảnh bánh xe robot quay ngược chiều kim đồng Để giúp cho quan sát chuyển động bánh xe, tơi gắn vào mẩu băng dính trắng hình chữ nhật Và hình Ngồi ra, tơi tiến hành điều khiển thành công qua mạng WLAN robot thực hiên thao tác gắp bóng bỏ bóng vào vùng xác định 45 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vơ tuyến Hình 6.6 – Điều khiển robot thực thao tác gắp thả bóng 6.1.2 Thực nghiệm điều khiển robot qua mạng Internet Hình 6.4 trình bày mơ hình thực nghiệm mà tơi sử dụng điều khiển robot qua mạng Internet 46 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến INTERNET ISP Đường tương tự PC2 M OD E M 1260 IP : 1 LAN PC1 WA P R OB OT HUB Hình 6.4 – Mơ hình thực nghiệm điều khiển robot qua mạng Internet Mơ hình bao gồm máy tính PC2 kết nối vào mạng Internet thông qua modem 56Kbps Nhà cung cấp dịch vụ Internet mà chọn dịch vụ 1260 VDC Bên vùng thực thi robot di động trang bị máy tính xách tay PC1 Máy tính xách tay PC1 có trang bị card mạng khơng dây Nhờ đó, robot kết nối vào mạng Internet thông qua điểm truy cập mạng WAP Địa IP máy tính xách tay robot 203.113.131.208 Hình 6.5 trình bày hình ảnh bánh xe robot quay theo chiều khác gửi lệnh điều khiển qua mạng Internet 47 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vơ tuyến Hình 6.5 - Điều khiển robot qua mạng Internet 48 Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến 6.2 THẢO LUẬN KẾT QUẢ Khi điều khiển qua WLAN, tín hiệu điều khiển hình ảnh (15 hình/giây) bị trì trễ khơng đáng kể hoàn toàn đáp ứng yêu cầu điều khiển robot bám tránh vật môi trường trước Khi điều khiển qua mạng Internet, tín hiệu điều khiển khơng bị trì trễ nhiều chấp nhận Tuy nhiên, khung hình ảnh bị trễ tới hàng giây, chí hàng chục giây tuỳ thuộc vào trạng thái đường truyền nút mạng Nguyên nhân tốc độ đường truyền thấp (có lúc xuống tới 19,6Kbps), gây cản trở tới việc giám sát điều khiển KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu sử dụng hiệu giao thức RTP kết hợp với xử lý ảnh nhằm nâng cao tốc độ truyền thực tế khung ảnh động mạng Internet - Xây dựng thêm chế bán tự trị tự trị cho robot nhằm khắc phục mát thông tin (lệnh, số liệu) đường truyền tác tử (agents) -Xây dựng chương trình xử lý nhận dạng ảnh dùng C++ , Java 49 ... 41 6.1 THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN ROBOT QUA MẠNG LAN VÔ TUYẾN 42 6.1.1 Thực nghiệm điều khiển robot qua mạng LAN vô tuyến 42 6.1.2 Thực nghiệm điều khiển robot qua mạng Internet 46 6.2...Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến CHƯƠNG MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ ROBOT CHƯƠNG MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ ROBOT 1.1 SƠ LƯỢC... Giám sát điểu khiển robot qua mạng Internet mạng LAN vô tuyến phản hồi để điều khiển robot Ứng dụng chủ yếu thệ robot thứ sử dụng robot "nhấc-đặt" (Pick and Place) Thế hệ thứ 2: Robot trang bị sensor