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研究生: 蔡昆霖
Kun-Lin Tsai
論文名稱: 植基於Zigbee之主僕式機器人通訊與定位控制
Zigbee-based Communication and Localization Control for Master-Slave Multi-Robot
指導教授: 莊謙本
Chuang, Chien-Pen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 71
中文關鍵詞: 主僕式機器人通訊定位
英文關鍵詞: Master-Slave robot, communication, localization
論文種類: 學術論文
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  • 近幾年來全球機器人蓬勃發展,較多危險及費力的工作都逐漸被機器人取代以改善生活的便利性。然而隨著機器人的任務及環境逐漸複雜化,其裝載的元件逐漸增加,於是利用群組機器人藉由團隊合作及協調等特性,來改善任務的複雜度。由於群組機器人擁有資訊分享之功能,使其擁有比單一機器人更大的優勢,且在執行任務的效率上也相對較高。
    群組機器人主要是藉由中央控制發出指令讓各個機器人能夠完成任務;因此,本論文發展出一個運用主僕式之架構協調多機器人系統,擁有完整的通訊與定位模式來執行路徑規劃,使主僕式移動機器人能夠於未知障礙物的環境中自主互相通訊,藉由通訊方式傳送彼此於環境中的位置,最後透過協調與路徑規劃到達目的地完成指定任務。我們利用一主二僕機器人做5種不同環境的路徑規劃進行實驗,其中包含不規則排列之障礙物。實驗結果顯示所提出之演算法能有效達成目標。

    In recent years, robots have grown vigorously worldwide. In order to enhance the convenience of life, there have been more and more dangerous and laborious tasks gradually replaced by robots. While the type of tasks and the environment becomes more and more complex, the components loaded on robots are also increased. It is more efficient to utilize the characteristics of group robots, like teamwork ability and coordination ability, to decrease the complexity of tasks. Because they are able to share the information with each other, group robots are more advantageous and efficient than individual robots in implementing tasks. Group robots mainly send out the order to each individual robot by central controlling, and then command each robot to complete tasks.
    Therefore, this study constructed a Master-Slave structure to coordinate the Multi-Robot system with a model of communication and localization, and to carry out route planning. Master-Slave Multi-Robot could automatically communicate with each other in unknown environment of barriers, convey one’s position to others, plan routes to reach the destination, and finally complete the assigned tasks. The model of one master and two slaves was used to do routing in five different environments with barriers. The experimental results showed that the purposed algorithm can reach the goal efficiently.

    摘  要 i ABSTRACT ii 誌  謝 iv 目  錄 v 表 目 錄 viii 圖 目 錄 ix 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 4 1.3 研究目的 5 1.4 研究方法與流程 6 1.5 論文架構 7 第二章 相關文獻探討 8 2.1 群組機器人相關文獻 8 2.2 機器人路徑規劃之相關研究 16 2.3 機器人通訊之相關研究 19 2.4 機器人定位之相關研究 20 第三章 系統架構與理論說明 23 3.1 主僕式移動機器人架構 23 3.1.1 座標位址的量測 25 3.1.2 方向的量測 26 3.2 主僕式移動機器人之路徑規劃與通訊模式 28 3.2.1 通訊系統中地圖的建構 28 3.2.2 主僕式移動機器人通訊封包交換格式 30 3.2.3 主僕式移動機器人系統通訊演算法 32 3.2.4 避障機制 35 3.3 定位模式 38 3.3.1 RSSI定位技術 38 3.3.2 ZigBee 定位系統 39 3.3.3 CC2431 定位系統 40 3.3.4 CC2431定位演算法 42 3.4 ZigBee無線通訊 43 3.4.1 IEEE 802.15.4 43 3.4.2 ZigBee 44 第四章 實驗模擬與結果 46 4.1 機器人硬體說明 46 4.1.1 idRobot-EZ型機器人平台 47 4.1.2 BASIC Stamp輪型機器人 49 4.2 模擬結果 56 4.2.1 模擬環境一 57 4.2.2 模擬環境二 59 4.2.3 模擬環境三 60 4.2.4 模擬環境四 61 4.2.5 模擬環境五 62 4.3 實驗結果 63 4.3.1 實驗場景一 63 4.3.2 實驗場景二 64 4.3.3 實驗場景三 65 4.3.4 實驗場景四 66 4.3.5 實驗場景五 67 4.3.6 結果分析 68 第五章 結論與未來展望 69 5.1 結論 69 5.2 未來展望 69 參考文獻 70

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