ระบบหุ่นยนต์หลายตัวสำหรับการควบคุม วัตถุ Multi-Robot System for Object Manipulation

1. ระบบหุ่นยนต์หลายตัวสำหรับการควบคุมวัตถุMulti-Robot System for Object Manipulation นายรุ่งโรจน์ จินตเมธาสวัสดิ์5031061821 ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย อาจารย์ที่ปรึกษา ผศ.ดร.อรรถวิทย์ สุดแสง อ.ดร.นัททีนิภานันท์

2. ปัญหาและความสำคัญของปัญหาปัญหาและความสำคัญของปัญหา • ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ภยันตรายทั้งสองอย่างนี้ได้คร่าชีวิตผู้คนกว่า 7 แสนราย • มีความพยายามนำหุ่นยนต์กู้ภัยเข้าไปช่วยเหลือ แต่ ไม่บรรลุประสิทธิผลเท่าที่ควร 1 2 3 4 5 6 7 8

3. ปัญหาและความสำคัญของปัญหาปัญหาและความสำคัญของปัญหา Task 1+2+3 Failure Rate: Cost: Spent Time: Failure Rate: Cost: Spent Time: VS Task 1 Task 1 Task 3 Task 2 1 2 3 4 5 6 7 8

4. วัตถุประสงค์ • เพื่อสร้างระบบหุ่นยนต์หลายตัว ที่ช่วยกันนำวัตถุ 3ชิ้น คือ ทรงกระบอก ทรงสี่เหลี่ยม และปริซึมหน้าตัดรูปสามเหลี่ยม ไปรวมกัน ณ ตำแหน่งปลายทางที่ได้กำหนดไว้ให้ 1 2 3 4 5 6 7 8

5. ขั้นตอนการทำงานของระบบหุ่นยนต์ขั้นตอนการทำงานของระบบหุ่นยนต์ • ทรงสี่เหลี่ยม ปรึซึม 2. หุ่นยนต์แต่ละตัวทำการหาตำแหน่งของวัตถุทั้งสาม หลังจากได้รับคำสั่งจากคอมพิวเตอร์ โดยใช้กล้องที่ติดตั้งอยู่บนตัวหุ่นยนต์ 3. หุ่นยนต์ทำการประสานงานกันผ่านเครือข่าย Wireless LANเพื่อหาว่าควรจะเข้าไปจับวัตถุชิ้นใด 4. หุ่นยนต์ทำการลากของไปวาง ณ ตำแหน่งปลายทาง โดยหุ่นยนต์ต้องไม่เดินชนกัน 5. หุ่นยนต์ส่งสถานะการทำงานให้คอมพิวเตอร์ 1. คอมพิวเตอร์สั่งให้หุ่นยนต์เริ่มทำงานผ่านเครือข่าย Wireless LAN • ปรึซึม • ทรงสี่เหลี่ยม ทรงกระบอก 1 2 3 4 5 6 7 8

6. ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง • การตรวจหาวัตถุ (Object Detection) อยู่ทางด้านซ้ายมือ เทียบกับตัวหุ่น รับภาพ ทรงสี่เหลี่ยม BlobDetection ColorDetection 1 2 3 4 5 6 7 8

7. ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง • การวางแผนการเคลื่อนที่ (Motion Planning) 1 2 3 4 5 6 7 8

8. ทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง • การประสานงานและการทำความตกลง (Coordination and Agreement) OK OK Help OK OK OK 1 2 3 4 5 6 7 8

9. ขอบเขตของโครงการ • ระบบหุ่นยนต์สามารถขนย้ายวัตถุได้ 3 แบบ (ทรงกระบอก/แดง, ทรงสี่เหลี่ยม/เขียว, ปริซึมหน้าตัดรูปสามเหลี่ยม/น้ำเงิน) • หุ่นยนต์จะต้องรู้ข้อมูลทางกายภาพ/ความสามารถ/ตำแหน่งที่จะนำวัตถุไปวาง • หุ่นยนต์สามารถทำงานร่วมกันได้ภายในเครือข่ายที่กำหนดไว้ให้เท่านั้น • หุ่นยนต์สามารถทำงานได้เฉพาะบนพื้นที่ราบเท่านั้น • ระบบหุ่นยนต์สามารถรองรับหุ่นยนต์ได้ไม่เกิน 5 ตัว 1 2 3 4 5 6 7 8

10. งานวิจัยเบื้องต้น • Heterogeneous Multi-Robot Cooperation [7] • Multi-Robot Manipulation via Caging in Environments with Obstacle [9] • Abstractions and Algorithms for Cooperative Multiple RobotPlanar Manipulation [11] • Cooperative Localization and Control for Multi-Robot Manipulation [8] • Behavior-Based Multi-Robot Collaboration for Autonomous Construction Tasks [12] 1 2 3 4 5 6 7 8

11. แนวคิดและขั้นตอนในการแก้ปัญหาแนวคิดและขั้นตอนในการแก้ปัญหา • ศึกษาค้นคว้าข้อมูลที่เกี่ยวข้อง • พัฒนาระบบตรวจจับวัตถุ • พัฒนาอัลกอริทึมในการวางแผนการเคลื่อนที่หุ่นยนต์ • พัฒนาหุ่นยนต์หนึ่งตัว เพื่อให้สามารถนำวัตถุไปวางไว้ในตำแหน่งที่ถูกต้องได้ • พัฒนาระบบหุ่นยนต์หลายตัว เพื่อให้สามารถนำวัตถุไปวางไว้ในตำแหน่งที่ถูกต้องได้ • เปรียบเทียบผลการทำงานที่ได้ ระหว่างระบบหุ่นยนต์หลายตัว กับหุ่นยนต์ตัวเดียว 1 2 3 4 5 6 7 8

12. แนวคิดและขั้นตอนในการแก้ปัญหาแนวคิดและขั้นตอนในการแก้ปัญหา 1 2 3 4 5 6 7 8

13. บรรณานุกรม [1] รศ.ดร.ทวิตีย์ เสนีวงศ์ ณ อยุธยา. การประสานงานและการทำความตกลงระหว่างโพรเซส.จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2006. [2] ผศ.ดร.อรรถวิทย์ สุดแสง. การวางแผนการเคลื่อนที่. จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2004. [3] Gary Bradski and Adrian Kaehler. Learning OpenCV. 1st ed. United State of America: O’Reilly, 2008. [4] Wikipedia. หุ่นยนต์.[Online] Available from: http://th.wikipedia.org/wiki/หุ่นยนต์ [2010, Aug 6]. [5] CBC News. The world’s worst natural disasters. [Online] Available from: http://www.cbc.ca/world/story/2008/05/08/f-natural-disasters-history.html[2010, Feb 27]. [6] Surveyor Corporation. Surveyor SRV-1 Blackfin Robot. [Online] Available from: http://www.surveyor.com/SRV_info.html [2010, Apr 27]. [7] Lynne E. Parker, “Heterogeneous Multi-Robot Cooperation,” Submitted to the Department of Electrical Engineering and Computer Science in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy at the MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY, Feb 1994. [8] J.Spletzer, A.K.Das, R.Fierro, C.J.Taylor, V.Kumar, and J.P.Ostrowski, “Cooperative Localization and Control for Multi-Robot Manipulation,” GRASP Laboratory – University of Pennsylvania, Philadelphia. [9] Jonathan Fink, M.Ani Hsieh, and Vijay Kumar, “Multi-Robot Manipulation via Caging in Environments with Obstacles,” GRASP Laboratory – University of Pennsylvania, Philadelphia. [10] GuilhermeA.S.Pereira[a], Vijay Kumar[b], Mario F.M.Campos[a], “Decentralized Algorithms for Multi-Robot Manipulation via Caging,” [a]VERLab, DCC, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Antonio Carlos 6627, Belo Horizonte, MG 31270-010 Brazil, [b]GRASP Lab., University of Pennsylvania, 3330 Walnut Street, Philadelphia, PA 19104-6228 USA. [11] Peng Cheng, Jonathan Fink, Vijay Kumar, “Abstractions and Algorithms for Cooperative Multiple Robot Planar Manipulation,” GRASP Lab., University of Pennsylvania, 3330 Walnut Street, Philadelphia, PA 19104 USA. [12] Ashley Stroupe, Terry Huntsberger, AviOkon, HrandAghazarian, Matthew Robinson, “Behavior-Based Multi-Robot Collaboration for Autonomous Construction Tasks,” Jet Propulsion Laboratory / California Institute of Technology 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91 109. 1 2 3 4 5 6 7 8

14. Q & A