Đồ án :Thiết Kế Và Thi Công Robot Bám Đối Tượng Mặt Người

Đồ án :Thiết Kế Và Thi Công Robot Bám Đối Tượng Mặt Người

Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Sinh viên thực hiện: Trần Thanh Duy MSSV: 05111014 Nguyễn Minh Quang MSSV: 05111076 Ngành: Cơ Điện Tử Mã ngành: 11 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2005 Lớp: 051111B I. Tên đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Robot Bám Đối Tượng Mặt Người II. Nhiệm vụ đề tài:  Thiết kế và thi công phần cơ khí cho mô hình robot bám đối tượng.  Thiết kế, tính toán và thi công mạch điều khiển cho mô hình dùng chip vi điều khiển Atmega32.  Viết chương trình điều khiển mô hình cho vi điều khiển. III. Ngày giao đồ án: Ngày … tháng … năm 2010 IV. Ngày hoàn thành đồ án: Ngày … tháng … năm 2010 V. Giáo viên hướng dẫn: Lê Thanh Tùng Ngày … tháng … năm 2010 Giáo viên hướng dẫn Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Ngày . tháng . năm 2010 Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN -------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Ngày . tháng . năm 2010 Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM iv NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Ngày . tháng . năm 2010 Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM v LỜI NÓI ĐẦU Thời gian trôi qua thật nhanh. Ngày đầu tiên bước vào giảng trường đại học vẫn còn bỡ ngỡ. Giờ hơn bốn năm đã trôi qua. Lúc này khi chúng em đang chuẩn bị bảo vệ đồ án tốt nghiệp cũng chính là lúc chúng em chuẩn bị bước vào ngưỡng cửa cuộc đời. Đồ án tốt nghiệp là một dịp để chúng em tập ứng dụng kiến thức đã học vào một vấn đề cụ thể một cách hoàn chỉnh và có hệ thống, cũng là một thước đo tương đối khách quan những điều chúng em đã lĩnh hội được sau hơn bốn năm miệt mài dưới sự dìu dắt của các thầy cô. Những kiến thức chúng em học trong trường đại học là những kiến thức sẽ đi cùng chúng em hòa nhập vào nền khoa học kỹ thuật trong nước và thế giới. Trên thế giới công nghệ Robot đang trên đà phát triển rất mạnh. Ở các nước phát triển như: Trung Quốc, Anh, Mỹ, Nhật Bản… hệ thống nhận dạng ra đời từ rất lâu. Ngày nay hệ thống nhận dạng và bám đối tượng nhận dạng càng trở nên phong phú với nhiều loại nhận dạng khác nhau cũng như sự tích hợp càng nhiều những kỹ thuật công nghệ cao. Bởi lẽ cùng với sự tiến bộ của xã hội loài người, nền công nghiệp ngày càng phát triển, thì nhu cầu sử dụng robot thay thế sức lao động của con người ngày càng tăng. Ở Việt Nam, sau thời kỳ hậu chiến, nền kinh tế đã có nhiều khởi sắc rõ rệt, ngày nay mức sống của người dân được nâng cao hơn. Nhu cầu robot trong công nghiệp ngày càng nhiều. Chính vì lẽ đó, được sự định hướng của thầy Lê Thanh Tùng, nhóm chúng em đã chọn đề tài tốt nghiệp là:”Thiết kế và thi công robot b ám đối tượng mặt người”. Với mô hình chưa thực sự hoàn thiện, đồ án của chúng em chưa thể áp dụng vào thực tế ngay được. Mà chủ yếu là làm quen, mô phỏng quy trình vận hành, tìm hiểu công nghệ robot bám đối tượng. Tuy nhiên, một ý nghĩa quan trọng mà chúng em có được là: qua đề tài này, chúng em có được một trãi nghiệm những kiến thức đã học, từ khâu thiết kế thi công cho tới lập trình điều khiển hoàn chỉnh mô hình. Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM vi LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn đầu tiên nhóm chúng em xin gởi đến là thầy Lê Thanh Tùng, mặc dù thầy có rất nhiều công việc giảng dạy và nghiên cứu phải làm trong thời gian qua, nhưng thầy đã đồng ý làm giáo viên hướng dẫn cho nhóm em. Trong quá trình làm đồ án, thầy Lê Thanh Tùng đã thường xuyên nhắc nhở, quan tâm, tạo rất nhiều điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đúng tiến độ của đồ án. Bên cạnh đó, những lời nhận xét góp ý của thầy cũng giúp chúng em có những định hướng đúng đắn hơn khi thực hiện đề tài. Lời cảm ơn tiếp theo, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cố vấn Lê Tấn Cường, ban chủ nhiệm phòng Khoa học trẻ, khoa cơ khí chế tạo máy. Khó khăn lớn nhất mà chúng em mắc phải là phần thi công cơ khí cho mô hình. Đó là thiếu kinh nghiệm thiết kế, thiếu dụng cụ gia công, thiếu nơi làm việc tốt. Chính phòng khoa học trẻ là nơi đã giúp đỡ chúng em vượt qua được những khó khăn đó. Nhân dịp này, nhóm chúng em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất cả quý thầy cô trong khoa cơ khí chế tạo máy, quý thầy cô trong bộ môn cơ điện tử là những người đã dạy dỗ, dìu dắt chúng em từ những kiến thức cơ bản nhất, đồng thời thường xuyên giúp đỡ rất nhiệt tình khi chúng em có khó khăn trong học tập cũng như đưa ra các giải pháp định hướng cho chúng em để giải quyết vấn đề. Và rất nhiều những điều quý báu khác nữa mà tụi em được lãnh nhận từ mái trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM mà trong khuôn khổ này tụi em chưa nói hết được lòng biết ơn của mình. Chúng em hứa sẽ cố gắng phấn đấu hơn nữa trong sự nghiệp sau này để làm rạng danh mái trường Sư Phạm Kỹ Thuật thân yêu. Sinh viên thực hiện Trần Thanh Duy Nguyễn Minh Quang Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM vii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Mô hình đồ án là một robot có hình dạng như chiếc xe, với hai động cơ 24v là 2 động cơ truyền động chính, hai bánh xe Ômi phía trướ c có tác dụng điều hướng. Một thanh nhôm cao 80cm gắn một webcam tác dụng như một con mắt để xác định khuôn mặt và chạy theo khuôn mặt được phát hiện. Trên thanh nhôm gắn một động cơ hộp số để kéo ổ trượt phía dưới có tác dụng nâng hay hạ webcam lên xuống. Bộ điều khiển của robot là một mạch điện sử dụng Atmega32 dùng để điều khiển chuyển động chính và chuyển động nâng hạ của webcam thông qua các mạch công suất. Mạch công suất là mạch cầu 1 FET,1 Relay dùng để điều khiển 2 động cơ 24v phía sau. Một mạch cầu nữa gắn trên thanh nhôm 80cm dùng để điều khiển chuyển động của webcam. Phần mềm giám sát là C#.Net trong bộ Visual Studio 2008.  Đề tài này gồm có các chương: Chương 1 Tổng quan. Chương 2 Cơ sở lí luận. Chương 3 Thiết kế phần cơ khí. Chương 4 Thiết kế phần mạch điện. Chương 5 Thiết kế phần mềm điều khiển. Chương 6 Kết luận và hướng phát triển. Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM viii ABSTRACT The model project is a robot shaped like a car, with two 24V engine and transmission are two main engines, two front wheels Omi is effective navigation. A 80cm high aluminum bar attached to a webcam that acts as an eye to identify faces and run faces long aluminum bar detected . Aluminum bar attached to an engine gearbox to pull the bottom sliding drive work to raise or lower the webcam up and down. The robot controller is a circuit used Atmega32 used to control movement of lifting and moving the webcam through the power circuit. Power circuit is a FET bridge circuit, a relay used to control the two rear engine 24V. A bridge-mounted aluminum 80cm longer used to control the motion of the webcam. Monitoring software is C #. NET in Visual Studio 2008. This thesis contains: Chapter 1 Overview. Chapter 2 theoretical basis. Chapter 3 Design of mechanical parts. Chapter 4 Designing the circuit. Chapter 5 Control Design Software. Chapter 6 Conclusion and development. Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM ix MỤC LỤC Trang Nhiệm vụ đồ án ------------------------------------------------------------------------ I Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ------------------------------------------------- II Nhận xét của giáo viên phản biện -------------------------------------------------- III Nhận xét của hội đồng khoa học --------------------------------------------------- I V Lời nói đầu ----------------------------------------------------------------------------- V Lời cảm ơn -----------------------------------------------------------------------------VI Tóm tắt đồ án ------------------------------------------------------------------------- VII Abstract -------------------------------------------------------------------------------VIII Mục lục ---------------------------------------------------------------------------------IX Chương 1:TỔNG QUAN ---------------------------------------------------------- 1 1.1 Giới thiệu chung ------------------------------------------------------------------ 1 1.2 Nhận dạng khuôn mặt và lý do chon đề tài ----------------------------------- 1 Chương 2:CƠ SỞ LÝ LUẬN ----------------------------------------------------- 3 2.1 Lý thuyết nhận dạng khuôn mặt người --------------------------------------- 3 2.1.1 Khái niệm ---------------------------------------------------------------- 3 2.1.2 Ứng dụng của phương pháp nhận dạng khuôn mặt người --------- 3 2.2 Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt người------------------------------ 4 2.2.1 Hướng tiếp cận dựa trên tri thức -------------------------------------- 4 2.2.2 Hướng tiếp cận dựa trên đặc trưng không thay đổi ----------------- 5 2.2.3 Hướng tiếp cận dựa trên so khớp mẫu: ------------------------------ 5 2.2.4 Hướng tiếp cận dựa trên diện mạo: ---------------------------------- 6 Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM x 2.3 Giải thuật Adaboost và đặt trưng Haar của khuôn mặt --------------------- 7 2.3.1 Giải thuật Adaboot -------------------------------------------------------- 7 2.3.2 Đặt trưng Haar-like của khuôn mặt ------------------------------------- 8 2.4 Giới thiệu chung về Atmega 32 --------------------------------------------- 11 2.4.1 Kiến trúc RISC: ------------------------------------------------------------- 11 2.4.2 Đặc điểm --------------------------------------------------------------------- 11 2.4.3 Sơ đồ khối ------------------------------------------------------------------- 12 2.5 Giới thiệu PWM trong đồ án: -------------------------------------------------- 13 2.5.1 PWM ------------------------------------------------------------------------- 13 2.5.2 Phân loại PWM: ------------------------------------------------------------ 13 2.6 Emgu CV: ------------------------------------------------------------------------- 15 Chương 3:THIẾT KẾ CƠ KHÍ -------------------------------------------------- 17 3.1 Yêu cầu đặt ra -------------------------------------------------------------------- 17 3.2 Thiết kế ---------------------------------------------------------------------------- 17 3.2.1 Hình dạng ------------------------------------------------------------------- 17 3.2.2Vật liệu ---------------------------------------------------------------------- 19 3.2.3 Đặc điểm kỹ thuật --------------------------------------------------------- 19 Chương 4:THIẾT KẾ PHẦN MẠCH ĐIỆN ---------------------------------- 23 4.1 Tổng quát -------------------------------------------------------------------------- 23 4.2 Mạch điều khiển ------------------------------------------------------------------ 24 4.2.1 Yêu cầu ---------------------------------------------------------------------- 24 4.2.2 Giải pháp -------------------------------------------------------------------- 24 4.3 Mạch kích ------------------------------------------------------------------------- 25 4.4 Động cơ truyền chuyển động chính -------------------------------------------- 28 4 4.1 Yêu cầu đặt ra ------------------------------------------------------------ 28 4.4.2 Chọn động cơ -------------------------------------------------------------- 28 4.4.3 Chế độ hoạt động --------------------------------------------------------- 28 [...]... về bài toán xác định khuôn m ng ười từ ảnh đen tr ặt ắng, xám đến ảnh màu như ngày hôm nay Các nghiên cứu đi từ bài toán đơn giản, mỗi ảnh chỉ có một khuôn mặt người nhìn thẳng vào thi t bị thu hình và tìm cách nhận ra được đâu là mặt người và vị trí của nó trên ảnh Cho đến ngày hôm nay bài toán mở rộng cho ảnh màu, có nhiều khuôn mặt trong cùng một ảnh, và cũng tìm cách nhận ra đâu là mặt người, đâu... mặt người, đâu là không, nhằm đáp ứng nhu cầu mà con người đặt ra Hệ Thống Nhận Dạng Mặt Người Mặt người Hình 1.1 Một ví dụ về nhận dạng mặt người 1.2 Nhận dạng khuôn mặt và lý do chon đề tài Bài toán nhận dạng khuôn mặt người là bài toán được nghiên cứu từ những năm 70 Tuy nhiên đây là một bài toán khó nên việc nghiên cứu vẫn chưa đạt được những kết quả mong muốn Trong nước ta, những năm nay thì xử... khuôn mặt người để xác định khuôn mặt người Dựa trên nhận xét thực tế, con người dễ dàng nhận biết các khuôn mặt và các đối tượng trong các tư thế khác nhau và điều kiện ánh sáng khác nhau, thì phải tồn tại các thuộc tính hay đặc trưng không thay đổi Có nhiều nghiên cứu đầu tiên xác định các đặc trưng khuôn mặt rồi chỉ ra có khuôn mặt trong ảnh hay không Các đặc trưng như: lông mày, mắt, mũi, miệng, và. .. mất mã số PIN và những người ăn cắp này đi rút tiền Hoặc những người chủ thẻ đi rút tiền nhưng lại báo mất thẻ và mất tiền Các ngân hàng có nhu c u khi giao dịch tiền sẽ kiểm ầ tra hay lưu trữ khuôn mặt người rút tiền để sau đó đối chứng và xử lý  Các hệ thống mở cửa, chấm ngày công lao động của các nhân viên vào ra trong công ty Hệ thống nhận dạng mặt người sẽ cho phép các nhân viên vào ra những khu... Thuật TP.HCM sáng ở những đối tượng không trọng tâm như cái cây, hàng gạch… Vì thế công nghệ nhận diện khuôn mặt được tích hợp vào máy ảnh, nhằm giúp cho máy ảnh có thể cho ra những bức ảnh có độ nét và độ phơi sáng chính xác trong chế độ chụp tự động mà người là chủ thể trọng tâm Hình1.2 Máy ảnh kỹ thuật số với công nghệ nhận dạng khuôn mặt Công nghệ nhận dạng khuôn mặt cũng được đưa vào laptop Toshiba,... kế và thi công Robot nhận dạng mặt người 2 Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Lý thuyết nhận dạng khuôn mặt người: 2.1.1 Khái niệm: Nhận dạng khuôn mặt người (Face Detection) là một kỹ thuật máy tính để xác đinh các v trí các kích thước của khuôn mặt người trong các ảnh bất kỳ Kỹ ị thuật này nhận biết các đặc trưng của các khuôn mặt và bỏ qua những... Kỹ Thuật TP.HCM Bánh trước: Gồm 2 bánh ômi có tác dụng điều hướng đi của xe Hình 3.7 Bánh trước - Động cơ 2 và 3: Là 2 động cơ DC(24v), tốc độ 6000v/p Tát dụng: truyền chuyển động cho 2 bánh sau Hình 3.8 Động cơ 2,3 và hai bánh sau - Bánh sau: Gồm 2 bánh nhôm đươc bọc dây cao su làm tăng độ ma sát 2 bánh nhận truyền động của động cơ 2 và 3, điều khiển hướng đi của xe 21 Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường... người Hoặc có thể truy tìm nhanh chóng các hồ sơ tội phạm trong cơ sở dữ liệu của máy tính  Hệ thống quan sát theo dõi và bảo vệ Các hệ thống camera sẽ xác định đâu là con người và theo dõi con người đó xem họ có vi phạm gì không, ví dụ như xâm phạm khu vực không được vào, xâm pham vào nhà riêng,…  Lưu trữ hình ảnh khuôn mặt những người rút tiền từ máy ATM, hiện nay có tình trạng những người bị người. .. 2.1.2.Ứng dụng của phương pháp nhận dạng khuôn mặt người:  Hệ thống tương tác giữa người và máy: sẽ giúp những người tàn tật hoặc khiếm khuyết có thể trao đổi Những người câm sẽ nói chuyện với người bình thường bằng ngôn ngữ tay, người bại liệt có thể thông qua các ký hiệu như nháy m những cử chỉ trên khuôn mặt để ra hiệu cho người bình ắt, thường,…  Nhận dạng người có phải là tội phạm bị truy nã hay không?... Các phương pháp xác định khuôn mặt người: Có rất nhiều phương pháp xác định khuôn mặt người từ ảnh xám đến ảnh màu Tuy nhiên ở bài luận văn này không đi sâu vào hướng nhận dạng chính xác khuôn mặt người 2.2.1 Hướng tiếp cận dựa trên tri thức: Trong hướng tiếp cận này, các luật sẽ phụ thuộc rất lớn vào tri thức của những tác giả nghiên cứu về bài toán xác định khuôn mặt người Đây là hướng tiếp cận dạng . nhận dạng khác nhau cũng như sự tích hợp càng nhiều những kỹ thuật công nghệ cao. Bởi lẽ cùng với sự tiến bộ của xã hội loài người, nền công nghiệp ngày. kinh tế đã có nhiều khởi sắc rõ rệt, ngày nay mức sống của người dân được nâng cao hơn. Nhu cầu robot trong công nghiệp ngày càng nhiều. Chính vì lẽ đó, được