智慧型購物車之歸位功能設計與實現

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姓名

朱宥銘(Yu-ming Chu) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

智慧型購物車之歸位功能設計與實現
(Design and realize for homing function of intelligent shopping cart)

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摘要(中)

本論文針對智慧型購物車的歸位功能，提出完整的控制設計。首先實現馬達控制部分，當Nios發展板或筆記型電腦下達「期望速度」命令後，經回授補償控制器、兩輪同步控制器與轉向修正控制器運算與處理，使馬達的「實際速度」能準確且迅速地達到「期望速度」。此智慧型購物車主要用途在實現自動歸位的功能，購物者購完物，並於賣場停車場卸完貨後，購物車能利用底盤的光感測器偵測停車場地上的軌道，使其能自動循著軌道行駛至回收站。當購物車接近回收站時，會啟動攝影機擷取影像，利用影像處理技術判斷與前輛購物車之相對方位，再進行接合動作，接合完畢則自動將購物車上的馬達電源關閉，完成整體智慧型購物車的歸位功能。本研究多次在大賣場的停車場實際做過實驗，驗證此智慧型購物車的歸位策略是可行的。

摘要(英)

This thesis presents the homing control design for the intelligent shopping cart which is fabricated by us in the lab. Based on the SoPC technology, the feedback-compensation controller, synchronous-moving controller, and steering controller are implemented on the motors of the cart, such that the actual velocity of the cart can accurately approach the expected velocity. Moreover, six light sensors are installed underneath the cart chassis, such that the intelligent shopping cart can detect the trajectory returning to the cart station. Once the shopping cart is close to the cart station, the camera starts images capture and recognizes the former cart’s position. By the image processing, the shopping cart moves forward to the former cart and links it together. Finally, the power of the shopping cart will shut down after completing the linking behavior. Some practical experiments are given to demonstrate that the homing control of the intelligent shopping cart can work well in a real shopping-mall park.

關鍵字(中)

★ 模糊控制
★ 跟線

關鍵字(英)

★ fuzzy control
★ follow line

論文目次

目錄...................................................................................................................iv
圖目錄............................................................................................................. vii
表目錄................................................................................................................x
第一章緒論......................................................................................................1
1.1 研究動機與目的................................................................................1
1.2 文獻回顧............................................................................................2
1.3 論文目標............................................................................................3
1.4 論文架構............................................................................................3
第二章機構介紹及硬體系統架構..................................................................4
2.1車身機構設計.....................................................................................4
2.2 輪圈馬達、馬達編碼器與馬達驅動電路........................................ 6
2.2.1 輪圈馬達.................................................................................6
2.2.2 馬達編碼器.............................................................................7
2.2.3 馬達驅動電路.........................................................................8
2.3 超音波感測器與光感測器................................................................ 9
2.3.1 超音波感測器.........................................................................9
2.3.2 光感測器.................................................................................9
2.4 筆記型電腦與攝影機......................................................................11
2.4.1 筆記型電腦
2.4.1 筆記型電腦...........................................................................11
2.4.2 攝影機...................................................................................11
2.5 Nios發展板.......................................................................................12
2.6 電池與系統電源電路......................................................................14
2.6.1 鋰電池...................................................................................14
2.6.2 系統電源分配.......................................................................15
2.7 控制封包格式..................................................................................16
2.7.1控制封包................................................................................16
第三章購物車之系統歸位功能....................................................................17
3.1購物車自動跟線歸位策略...............................................................17
3.1.1利用光感測器之跟線機制....................................................17
3.1.2 防撞模糊控制器...................................................................24
3.2購物車自動接合歸位策略...............................................................26
3.2.1 購物車把手的色塊辨識.......................................................27
3.2.2 購物車之接合模糊控制器...................................................30
3.2.3 接合策略之後退修正機制...................................................32
3.2.4 馬達電源斷電機制...............................................................33
第四章馬達控制............................................................................................35
4.1 馬達驅動控制..................................................................................35
4.2 回授補償控制器..............................................................................36
4.2.1 回授補償控制器的輸入及輸出...........................................36
4.2.2 回授補償控制器的歸屬函數...............................................37
4.2.3 回授補償控制器的模糊規則庫、模糊推論與解模糊化.. 37
4.3 兩輪同步控制器..............................................................................39
4.3.1 兩輪同步控制器的輸入及輸出...........................................40
4.3.2 兩輪同步控制器的歸屬函數...............................................41
4.3.3 兩輪同步控制器的模糊規則庫、模糊推論與解模糊化.. 41
4.4 轉向修正控制器..............................................................................42
4.4.1 轉向修正控制器的輸入及輸出...........................................43
4.4.2 轉向修正控制器的歸屬函數...............................................45
4.4.3 轉向修正控制器的模糊規則庫、模糊推論與解模糊化.. 45
第五章實驗結果............................................................................................47
5.1 購物車跟線歸位之實驗結果..........................................................48
5.2 購物車接合歸位之實驗結果..........................................................51
第六章結論....................................................................................................52
6.1 結論..................................................................................................52
6.2 困難之處與解決方法......................................................................52

參考文獻

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指導教授

王文俊(Wen-jiun Wang)

審核日期

2010-7-5

推文