Autonomous Drone Nrog Lub Koob Yees Duab Infrared los Pab Thawj Cov Neeg Teb: 7 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:26

Raws li World Health Organization tsab ntawv ceeb toom, txhua xyoo kev puas tsuaj ntuj tsim los nyob ib puag ncig 90,000 tus tib neeg thiab cuam tshuam ze rau 160 lab tus tib neeg thoob ntiaj teb. Kev puas tsuaj ntuj tsim muaj xws li av qeeg, tsunamis, roob hluav taws tawg, av qeeg, cua daj cua dub, dej nyab, hluav taws kub hnyiab, cua sov thiab cua daj cua dub. Lub sijhawm yog qhov tseem ceeb raws li txoj hauv kev muaj txoj sia nyob pib ploj mus nrog txhua feeb uas dhau mus. Thawj tus neeg teb tuaj yeem muaj teeb meem nrhiav cov neeg muaj txoj sia nyob hauv cov tsev uas puas thiab ua rau lawv lub neej muaj kev pheej hmoo thaum tab tom nrhiav rau lawv. Muaj lub kaw lus uas tuaj yeem nrhiav cov neeg nyob deb tau yuav ua rau kom nrawm dua uas cov neeg teb thawj zaug tuaj yeem tshem lawv tawm ntawm cov tsev. Tom qab tshawb fawb lwm cov kab ke, Kuv pom tias qee lub tuam txhab tau tsim cov neeg hlau uas yog av raws lossis tau tsim cov drones uas tuaj yeem taug qab tib neeg tab sis tsuas yog ua haujlwm sab nrauv ntawm cov tsev. Kev sib xyaw ntawm cov koob yees duab tob nrog rau lub koob yees duab infrared tshwj xeeb tuaj yeem tso cai taug qab qhov tseeb ntawm thaj chaw sab hauv tsev thiab kuaj pom qhov hloov pauv kub uas sawv cev rau hluav taws, tib neeg, thiab tsiaj txhu. Los ntawm kev siv cov ntsuas ntsuas nrog tus txheej txheem kev cai ntawm lub dav hlau tsis muaj neeg tsav tsheb (UAV), nws yuav tuaj yeem tshuaj xyuas lub tsev thiab txheeb xyuas thaj chaw ntawm tib neeg thiab tsiaj kom cawm lawv sai li sai tau.

Thov pov npav rau kuv hauv kev sib tw Optics!

Kauj Ruam 1: Tsim Kom Tau

Tom qab tshawb fawb cov thev naus laus zis muaj, kuv tau tham txog cov kev daws teeb meem nrog cov kws paub txog lub tshuab thiab thawj tus neeg teb kom pom txoj hauv kev zoo tshaj plaws txhawm rau txheeb xyuas cov neeg muaj txoj sia nyob hauv thaj chaw txaus ntshai. Cov ntaub ntawv hauv qab no teev cov yam ntxwv tseem ceeb tshaj plaws xav tau thiab tsim cov ntsiab lus rau cov kab ke.

• Kev Ua Lub Zeem Muag - Lub kaw lus xav tau los ua cov txheej txheem nrawm rau kev sib pauv cov ntaub ntawv ntawm cov ntsuas thiab Artificial Intelligence (AI) cov lus teb. Piv txwv li, lub kaw lus yuav tsum muaj peev xwm txheeb xyuas phab ntsa thiab teeb meem kom zam lawv thaum tseem nrhiav cov neeg uas muaj kev phom sij.
• Autonomous - Lub kaw lus yuav tsum muaj peev xwm ua haujlwm yam tsis muaj kev nkag los ntawm tus neeg siv lossis tus neeg ua haujlwm. Cov neeg ua haujlwm nrog kev paub yam tsawg kawg nrog UAV thev naus laus zis yuav tsum tuaj yeem nias ib lossis ob peb lub khawm kom muaj lub kaw lus pib tshuaj xyuas los ntawm nws tus kheej.
• Range - Qhov ntau yog qhov nrug nruab nrab ntawm cov kab ke thiab txhua lwm yam khoom nyob ze. Lub kaw lus yuav tsum muaj peev xwm txheeb xyuas txoj kev hauv tsev thiab nkag ntawm qhov tsawg kawg 5 meters deb. Qhov zoo tshaj plaws yam tsawg kawg nkaus yog 0.25 m kom cov khoom kaw tau tuaj yeem kuaj pom. Ntau qhov kev tshawb pom ntau dua, lub sijhawm tshawb pom luv dua rau cov muaj txoj sia nyob.
• Kev taw qhia thiab Kev Txheeb Xyuas Qhov Tseeb - Lub kaw lus yuav tsum muaj peev xwm pom tau txhua qhov nkag thiab tsis tsoo ib yam khoom thaum tseem pom qhov tshwm sim tam sim ntawm cov khoom. Lub kaw lus yuav tsum muaj peev xwm nrhiav qhov sib txawv ntawm tib neeg thiab cov khoom tsis muaj sia nyob los ntawm ntau yam kev ntsuas.
• Lub sijhawm ua haujlwm - Lub kaw lus yuav tsum tuaj yeem kav ntev li 10 feeb lossis ntev dua nyob ntawm seb muaj pes tsawg chav nws xav tau los tshuaj xyuas.
• Ceev - Nws yuav tsum muaj peev xwm txheeb xyuas tag nrho lub tsev hauv tsawg dua 10 feeb.

Kauj Ruam 2: Xaiv Khoom: Txoj Kev Mobility

Lub quadcopter tau xaiv hla lub tsheb tswj chaw deb vim hais tias txawm tias lub quadcopter tsis yooj yim, nws yooj yim dua los tswj thiab hloov pauv qhov siab kom tsis txhob muaj teeb meem. Lub quadcopter tuaj yeem tuav tag nrho cov ntsuas thiab ua kom lawv ruaj khov kom lawv muaj tseeb dua thaum txav mus rau hauv chav sib txawv. Cov kiv cua tau ua los ntawm cov roj carbon fiber uas tiv taus cua sov. Cov cuab yeej ntsuas ncaj qha ntawm phab ntsa kom tiv thaiv kev raug mob.

• Tsheb Thauj Tsheb Chaw Taws Teeb

  • Pros - Yuav txav tau sai yam tsis poob thiab tsis cuam tshuam los ntawm qhov kub thiab txias
  • Qhov tsis zoo - Lub tsheb yuav tso lub ntsuas hluav taws xob qis rau hauv av npog thaj tsam tsawg dua ntawm ib lub sijhawm thiab tuaj yeem thaiv los ntawm cov teeb meem

• Quadcopter

  • Pros - Nqa cov ntsuas mus rau saum huab cua kom tau txais 360 pom ntawm ib puag ncig
  • Qhov tsis zoo - Yog tias nws nkag mus rau hauv phab ntsa, nws tuaj yeem poob thiab tsis rov zoo

Kauj Ruam 3: Kev Xaiv Khoom: Microcontrollers

Qhov tseem ceeb ob qhov xav tau rau lub microcontrollers yog qhov me me los txo qhov kev them nyiaj ntawm lub quadcopter thiab nrawm los ua cov ntaub ntawv nkag mus sai. Kev sib xyaw ua ke ntawm Rock64 thiab DJI Naza yog kev sib xyaw ua ke zoo tshaj plaws ntawm microcontrollers raws li Rock64 muaj lub zog ua haujlwm tau zoo txhawm rau tshuaj xyuas tib neeg sai thiab ua kom lub quadcopter khiav ntawm phab ntsa thiab teeb meem. DJI Naza qhuas nws zoo los ntawm kev ua txhua yam kev ruaj khov thiab tswj lub cev uas Rock64 ua tsis tau. Cov microcontrollers sib tham los ntawm chaw nres nkoj txuas thiab tso cai rau cov neeg siv tswj yog tias tsim nyog. Raspberry Pi yuav yog lwm txoj hauv kev zoo tab sis txij li Rock64 muaj lub khoos phis tawj zoo dua thiab txuas tau zoo dua rau cov ntsuas tau teev tseg hauv cov lus tom ntej, Pi tsis raug xaiv. Intel Edison thiab Pixhawk tsis raug xaiv vim tsis muaj kev txhawb nqa thiab kev sib txuas.

• Raspberry Pi

  • Pros - Muaj peev xwm txheeb xyuas cov phab ntsa thiab cov khoom ruaj khov
  • Qhov tsis zoo - Kev tawm tsam kom khaws cov ntaub ntawv los ntawm txhua lub ntsuas hluav taws xob yog li tsis tuaj yeem pom nkag nkag tau sai txaus. Tsis tuaj yeem tso tawm cov cim taw qhia lub cev thiab tsis muaj lub ntsuas ntsuas ruaj khov rau lub quadcopter

• Pob Zeb 64

  • Pros - Muaj peev xwm txheeb xyuas phab ntsa thiab nkag nrog me ntsis latency.
  • Qhov tsis zoo - Kuj tseem tuaj yeem coj cov txheej txheem thoob plaws hauv lub tsev yam tsis tau khiav mus rau ib yam dab tsi siv tag nrho cov ntsuas. Tsis tuaj yeem xa cov cim qhia sai txaus los tswj lub cev muaj zog nrawm thiab tsis muaj lub ntsuas ntsuas ruaj khov rau lub quadcopter

• Intel Edison

  • Pros - Muaj peev xwm txheeb xyuas phab ntsa thiab nkag nrog qee qhov lag
  • Qhov tsis zoo - Cov thev naus laus zis qub, ntau lub ntsuas yuav xav tau cov tsev qiv ntawv tshiab uas yog siv sijhawm ntau los tsim

• DJI Naj

  • Pros - Muaj kev sib xyaw gyroscope, ntsuas lub zog, thiab lub ntsuas hluav taws xob, kom tso cai rau quadcopter kom ruaj khov hauv huab cua nrog hloov kho micro rau lub cev muaj zog nrawm
  • Qhov tsis zoo - Tsis tuaj yeem ua qee yam ntawm kev ua lub zeem muag

• Pixhawk

  • Pros - Kev cog lus thiab sib xws nrog cov cuab yeej siv hauv qhov project los ntawm kev siv Lub Hom Phiaj Tawm Tswv Yim Tawm Tswv Yim (GPIO)
  • Qhov tsis zoo - Tsis tuaj yeem ua qee yam ntawm kev ua lub zeem muag

Kauj Ruam 4: Kev Xaiv Khoom: Cov Kws Paub

Kev sib xyaw ntawm ntau lub ntsuas hluav taws xob tau siv txhawm rau kom tau txais tag nrho cov ntaub ntawv xav tau los nrhiav cov neeg hauv thaj chaw txaus ntshai. Ob lub cim tseem ceeb tau xaiv suav nrog lub koob yees duab infrared tso ua ke nrog SOund Navigation And Ranging (SONAR). Tom qab qee qhov kev sim, Kuv tau txiav txim siab siv Realsense D435 lub koob yees duab vim tias nws me me thiab muaj peev xwm taug qab qhov nrug deb txog 20 meters deb. Nws khiav ntawm 90 ntas ib ob uas tso cai rau ntau qhov kev ntsuas ua ntej txiav txim siab txog cov khoom nyob qhov twg thiab taw qhia taw tes rau lub quadcopter mus rau qhov twg. SONAR cov ntsuas tau muab tso rau saum thiab hauv qab ntawm lub kaw lus kom tso lub quadcopter kom paub tias siab lossis qis nws tau tso cai mus ua ntej ua kev sib cuag nrog saum npoo. Kuj tseem muaj ib qho muab tso rau pem hauv ntej kom tso cai rau lub kaw lus kom pom cov khoom zoo li iav uas lub tso suab tso suab lub koob yees duab lub ntsej muag tsis tuaj yeem pom. Tib neeg thiab tsiaj txhu raug kuaj pom siv cov lus tsa suab thiab cov khoom paub qhov tseeb. FLIR Lub Koob Yees Duab yuav ua tiav los pab lub koob yees duab lub tso suab lub ntsej muag taug qab qhov uas nyob thiab dab tsi uas tsis yog txhawm rau ua kom muaj txiaj ntsig zoo ntawm kev tshuaj xyuas hauv cov xwm txheej tsis zoo.

• Kinect V 1

  • Pros - Muaj peev xwm taug qab cov khoom 3D yooj yim mus txog 6 meters deb
  • Qhov tsis zoo -Tsuas muaj 1 lub ntsuas hluav taws xob thiab hnyav dhau rau quadcopter

• Qhov tseeb D435

  • Pros - Muaj 2 lub koob yees duab infrared thiab lub Liab, Ntsuab, Xiav, Qhov tob (RGB -D) lub koob yees duab kom pom tseeb qhov khoom 3D pom txog 25 meters deb. Nws yog 6 cm dav tso cai rau yooj yim haum hauv quadcopter
  • Qhov tsis zoo - tuaj yeem ua kom sov thiab yuav xav tau cua txias

• LIDAR

  • Pros - Beam uas tuaj yeem taug qab qhov chaw mus txog 40 meters deb hauv nws txoj kab pom
  • Qhov tsis zoo - Cov cua sov hauv ib puag ncig tuaj yeem cuam tshuam kev ntsuas qhov tseeb

• SONAR

  • Pros - Beam uas tuaj yeem taug qab 15 m deb tab sis tuaj yeem tshawb pom cov khoom pob tshab xws li iav thiab acrylic
  • Qhov tsis zoo - Tsuas yog cov ntsiab lus hauv ib kab pom tab sis tuaj yeem txav los ntawm lub quadcopter txhawm rau tshuaj xyuas thaj chaw

• Ultrasonic

  • Pros - Muaj ntau txog li 3 m thiab tsis kim heev
  • Cons - Tsuas yog cov ntsiab lus hauv ib kab pom thiab tuaj yeem tawm ntawm qhov deb ntawm kev nkag siab yooj yim heev

• FLIR Lub Koob Yees Duab

  • Pros - Muaj peev xwm thaij duab tob los ntawm kev haus luam yeeb yam tsis muaj kev cuam tshuam thiab tuaj yeem txheeb xyuas cov neeg muaj sia nyob los ntawm kev kos npe
  • Qhov tsis zoo - Yog tias muaj dab tsi cuam tshuam nrog cov ntsuas, qhov kev suav nrug tuaj yeem suav tsis raug

• PIR sensor yog

  • Pros - Muaj peev xwm txheeb xyuas qhov hloov pauv ntawm qhov kub thiab txias
  • Cons - Tsis tuaj yeem taw qhia qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias

Kauj Ruam 5: Xaiv Khoom: Software

Kuv siv Realsense SDK nrog rau Robot Operating System (ROS) los tsim kev sib koom ua ke ntawm txhua qhov kev ntsuas nrog lub microcontroller. SDK muab cov kwj dej tsis tu ncua ntawm cov ntaub ntawv huab huab uas zoo rau taug qab txhua yam khoom thiab thaj tsam ntawm lub quadcopter. ROS pab kuv xa tag nrho cov ntaub ntawv ntsuas mus rau qhov haujlwm uas kuv tau tsim uas ua raws li Kev Txhim Kho Kev Txawj Ntse. AI suav nrog cov khoom ntsuas pom lub ntsej muag thiab lub suab ntsuas pom lub ntsej muag uas tso cai rau lub quadcopter nrhiav kev txav chaw hauv nws ib puag ncig. Tus tswj hwm siv Pulse Width Modulation (PWM) los tswj txoj haujlwm ntawm lub quadcopter.

• Freenect

  • Pros - Muaj qib qis dua ntawm kev nkag mus rau kev tswj hwm txhua yam
  • Cons - Tsuas yog txhawb nqa Kinect V1

• Realsense SDK

  • Pros - Tau yooj yim tsim cov ntsiab lus huab cov ntaub ntawv los ntawm cov ntaub ntawv ntws los ntawm Realsense Lub Koob Yees Duab
  • Cons - Tsuas yog txhawb nqa Realsense D435 lub koob yees duab

• FLIR Linux Tsav Tsheb

  • Pros - tuaj yeem khaws cov ntaub ntawv ntws los ntawm FLIR lub koob yees duab
  • Cons - Cov ntaub ntawv muaj tsawg heev

• Neeg Hlau Operating System (ROS)

  • Pros - Kev ua haujlwm zoo tagnrho rau kev ua haujlwm lub koob yees duab
  • Qhov tsis zoo - Yuav tsum tau teeb tsa ntawm daim npav SD nrawm rau kev khaws cov ntaub ntawv tau zoo

Kauj Ruam 6: Kev Txhim Kho Txheej Txheem

Qhov "qhov muag" ntawm lub cuab yeej yog Realsense D435 lub tso suab tso suab infrared sensor uas yog lub ntsuas tawm ntawm lub txee feem ntau yog siv rau kev siv neeg hlau xws li kev qhia 3D (Daim duab 1). Thaum lub ntsuas ntsuas no tau teeb tsa ntawm lub quadcopter, lub koob yees duab infrared tuaj yeem coj thiab tso cai rau lub quadcopter txav mus los ntawm tus kheej. Cov ntaub ntawv tsim los ntawm lub koob yees duab hu ua point cloud uas suav nrog cov ntsiab lus nyob hauv qhov chaw uas muaj cov ntaub ntawv hais txog txoj haujlwm ntawm qee yam khoom hauv lub zeem muag ntawm lub koob yees duab. Lub ntsiab lus huab no tuaj yeem hloov pauv mus rau daim duab qhia chaw tob uas qhia xim sib txawv qhov tob (Daim duab 2). Liab yog nyob deb dua, thaum xiav ze dua meters.

Txhawm rau kom ntseeg tau tias lub kaw lus no tsis muaj kev cuam tshuam, qhib qhov chaw ua haujlwm hu ua ROS, uas feem ntau siv rau ntawm cov neeg hlau, tau siv. Nws tso cai rau kev tswj hwm cov cuab yeej qis, thiab nkag mus rau txhua lub ntsuas cua thiab sau cov ntaub ntawv los siv los ntawm lwm cov haujlwm. ROS yuav sib tham nrog Realsense SDK uas tso cai qhib thiab kaw lub koob yees duab sib txawv los taug qab cov khoom nyob deb npaum li cas los ntawm kab ke. Qhov sib txuas ntawm ob qho no tso cai rau kuv nkag mus saib cov ntaub ntawv ntws los ntawm lub koob yees duab uas tsim cov ntsiab lus huab. Cov ntaub ntawv qhia huab tuaj yeem txiav txim siab qhov ciam teb thiab cov khoom nyob hauv thaj tsam li 30 metres thiab qhov raug ntawm 2cm. Lwm qhov kev ntsuas xws li SONAR cov ntsuas hluav taws xob thiab cov cim teeb tsa hauv DJI Naza tus tswj hwm tso cai rau qhov chaw raug dua ntawm lub quadcopter. Kuv lub software siv AI algorithms txhawm rau nkag mus rau huab huab thiab dhau ntawm qhov chaw, tsim daim duab qhia chaw ntawm txhua qhov chaw ib puag ncig ntawm lub cuab yeej. Thaum lub kaw lus tau pib thiab pib tshuaj xyuas, nws yuav taug kev los ntawm txoj kev hauv tsev thiab nrhiav nkag mus rau lwm chav uas nws tuaj yeem ua rau cheb ntawm chav tshwj xeeb nrhiav neeg. Lub kaw lus rov ua cov txheej txheem no kom txog thaum txhua chav tau raug tshuaj xyuas. Tam sim no, lub quadcopter tuaj yeem ya nyob ib puag ncig 10 feeb uas yog txaus los ua kom nrawm tab sis tuaj yeem txhim kho nrog cov roj teeb sib txawv. Thawj tus neeg teb yuav tau txais ntawv ceeb toom thaum pom cov neeg kom lawv tuaj yeem tsom mus rau lawv lub zog ntawm kev xaiv cov tsev.

Kauj Ruam 7: Kev Sib Tham thiab Xaus

Tom qab ntau qhov kev sim siab, kuv tau tsim cov qauv ua haujlwm uas ua tiav cov kev xav tau teev tseg hauv Table 1. Los ntawm kev siv Realsense D435 lub tso suab lub koob yees duab infrared nrog Realsense SDK, tau teeb tsa daim duab qhia siab ntawm pem hauv ntej ntawm lub quadcopter. Thaum xub thawj kuv muaj qee qhov teeb meem nrog lub koob yees duab infrared tsis tuaj yeem pom qee yam khoom zoo li iav. Los ntawm kev ntxiv SONAR sensor, Kuv muaj peev xwm kov yeej qhov teeb meem no. Kev sib xyaw ua ke ntawm Rock64 thiab DJI Naza tau ua tiav raws li lub kaw lus muaj peev xwm ua kom ruaj khov lub quadcopter thaum tuaj yeem txheeb xyuas cov khoom thiab phab ntsa los ntawm kev cai tsim kho lub computer lub zeem muag algorithms siv OpenCV. Txawm hais tias cov txheej txheem tam sim no ua haujlwm tau zoo thiab ua tiav cov kev xav tau, nws tuaj yeem tau txais txiaj ntsig los ntawm qee qhov qauv ua yav tom ntej.

Cov kab ke no tuaj yeem txhim kho los ntawm kev siv lub koob yees duab zoo dua kom muaj peev xwm txheeb xyuas tib neeg kom raug. Qee qhov kim dua lub koob yees duab FLIR muaj peev xwm txheeb xyuas cov cua sov kos npe uas tuaj yeem tso cai kom pom tseeb dua. Lub kaw lus kuj tseem tuaj yeem ua haujlwm hauv ib puag ncig sib txawv xws li chav uas muaj plua plav thiab muaj cov pa luam yeeb. Nrog thev naus laus zis tshiab, thiab tiv thaiv hluav taws, lub kaw lus no tuaj yeem xa mus rau hauv cov tsev uas tau hlawv thiab pom sai sai tias cov neeg nyob qhov twg yog li cov neeg teb thawj tuaj yeem khaws cov neeg muaj txoj sia nyob los ntawm kev phom sij.

Ua tsaug rau kev nyeem ntawv! Tsis txhob hnov qab pov npav rau kuv hauv kev sib tw Optics!