Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/13162
Title: | ระบบควบคุมและระบุตำแหน่งของหุ่นยนต์สำรวจใต้น้ำแบบสี่องศาอิสระ |
Other Titles: | Control System and Localization for the 4 DOF Remotely Operated Underwater Vehicle |
Authors: | พฤทธิกร สมิตไมตรี ปรเมศวร์ สุวรรณวงศ์ Faculty of Engineering Mechanical Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล |
Keywords: | หุ่นยนต์ |
Issue Date: | 2019 |
Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
Abstract: | Nowadays remotely operated underwater vehicles (ROUV) become necessary equipment for many underwater tasks. However, there are many underwater dynamic- motion characteristics of ROUV, e.g., motion drifting, dynamics of the ROUV thruster, balancing between ROUV weight and buoyancy force, uncertain force from cable wire and underwater field-of-view limitation, that cause difficulty for an operator to control an ROUV even without the water current. In this research, PID stabilization control system is applied to the ROUV and localization system is developed based on Hector SLAM which is a software package of Robot Operating System (ROS). The Pl stabilization controller relies on the horizontal velocity, depth and yaw-angular velocity feedbacks to control the robot motion in the corresponding directions. The ROUV hardware consists of a computer laptop, an Arduino board and a Raspberry Pi board as processor unit, thrusters, motor drive boards, a pressure sensor for depth measurement, a gyroscope and magnetometer of IMU for orientation measurement, Lidar sensor for measuring horizontal distance and determining robot position by using Scan Matching algorithm. The experiments are performed on the developed underwater robot. The ROUV, consisted of 6 thrusters, has an automatic feedback-control system for 4 degrees of freedom motion, which is a main contribution of this research. The research results show that the localization system of the ROUV is able to precisely maintain real-time position and yaw orientation. The controlled system is able to maintain the ROUV at the 3D stationary target position and to maneuver along the desired path. |
Abstract(Thai): | ปัจจุบันหุ่นยนต์บังคับใต้น้ํา (ROUV) กลายเป็นอุปกรณ์สําคัญสําหรับภารกิจใต้น้ําหลาย อย่าง แต่ด้วยคุณลักษณะทางพลศาสตร์ของการเคลื่อนที่ใต้น้ําของ ROUV เช่น การไถล หลังจากการเคลื่อนที่ พลศาสตร์ของใบพัด ความสมดุลระหว่างน้ําหนักและแรงลอยตัว แรง กระทําที่ไม่แน่นอนจากสายเคเบิล และมุมมองภาพที่จํากัดขณะใช้งานใต้น้ํา ทําให้การควบคุม ROUV เป็นสิ่งที่ยากสําหรับผู้ควบคุมแม้จะใช้งานในน้ํานิ่ง งานวิจัยนี้จึงทําการออกแบบระบบ ควบคุมเสถียรภาพของการทรงตัวด้วยตัวควบคุม PI และพัฒนาการระบุตําแหน่งของ ROUV บนพื้นฐานของ Hector SLAM ซึ่งเป็นโปรแกรมที่ทํางานบน Robot Operating System (ROS) การควบคุมแบบ PID ถูกนํามาใช้เพื่อพัฒนาระบบควบคุมการทรงตัวโดยอาศัยสัญญาณ ป้อนกลับเป็นค่าความเร็วในแนวระนาบ ระดับความลึกและความเร็วเชิงมุมทิศ Yaw เพื่อ ควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ในทิศทางเหล่านั้น อุปกรณ์หลักของระบบประกอบด้วย คอมพิวเตอร์, บอร์ด Arduino และบอร์ด Raspberry Pi เป็นส่วนประมวลผล, มอเตอร์ขับเคลื่อน (Thruster), บอร์ดขับมอเตอร์ (Drive board), เซนเซอร์วัดความดัน (Pressure sensor) สําหรับ วัดระดับความลึก เซนเซอร์วัดทิศทาง (Gyroscope) และ เซนเซอร์วัดสนามแม่เหล็ก (Magnetometer) จาก IMU สําหรับวัดทิศ Yaw, เซนเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์ (Lidar) สําหรับ วัดตําแหน่งในแนวระนาบเพื่อหาตําแหน่งของตัวหุ่นยนต์โดยอาศัยอัลกอริทึม Scan Matching การทดสอบระบบใช้หุ่นยนต์ดําน้ําที่สร้างขึ้นเองในการทดสอบ โดยหุ่นยนต์ประกอบด้วย มอเตอร์ขับเคลื่อน 6 ตัว ที่มีจุดเด่นของระบบควบคุมอัตโนมัติสําหรับการเคลื่อนที่ได้ 4 องศา อิสระ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า ระบบระบุตําแหน่งของ ROUV สามารถระบุตําแหน่งและทิศ Yaw แบบเวลาจริงได้อย่างแม่นยํา ระบบควบคุมเสถียรภาพสามารถทําให้ ROUV รักษา ตําแหน่งใน 3 มิติและทิศ Yaw พร้อมกันเมื่ออยู่นิ่ง และรักษาเส้นทางการเคลื่อนที่ตามที่ต้องการ ได้ |
Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม. (วิศวกรรมเครื่องกล))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2562 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/13162 |
Appears in Collections: | 215 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
437785.pdf | 2.61 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License