taeyoung96 / 2021-capstone-design

2021-Spring-Capstone-Design '전기차 무선 충전 로봇'

2021-Capstone-Design

광운대학교 로봇학부 2021년도 1학기 캡스톤 디자인 '로부스'팀 Repository입니다.
개발 기간 : 2021.3 ~ 2021.6

캡스톤 작품에 대한 자세한 내용은 본 논문에서 확인할 수 있습니다.

팀원 구성

팀원	맡은 역할
김범수(팀장)	전체 지휘 총괄 및 일정 조율, Fuzzy 제어기 Input 설계, 시연 환경 세팅
김태영	Jetson 환경설정, Yolov3-tiny Training, Fuzzy 제어기 Input 설계, 무선 충전 모듈 제작
정현민	하드웨어 설계, Fuzzy 제어기 설계, 하위 제어기 설계, 무선 충전 모듈 제작
이창훈	Jetson 환경설정, 회로 설계 및 제작, 하위 제어기 설계 및 구현, Kinematics 해석

지도교수 : 광운대학교 로봇학부 오정현 교수님.

작품 목표

1. Omni Wheel(3개) 기반 모바일 로봇 제작
2. Cascade 기반의 모터 속도 PI 제어기 설계
3. Fuzzy를 이용한 상위 제어기 설계
4. RGB-D 카메라 기반 Fuzzy 제어기 Input 설계
5. 딥러닝 기반 번호판 검출 (Yolov3-tiny)

작품 시연 영상

• 작품 시연 영상 링크

< 번호판을 기준으로 Target 위치 선정 및 모바일 로봇 제어 >

< 전자기 유도를 통한 전력 송신 후 LED 점등 >

< 실제 차 번호판을 기준으로 Target 위치 선정 및 모바일 로봇 제어 >

ROS Package 설명

Jetson Xavier 환경설정

Library, Package 및 OS	Version
Jetpack	4.4.1
ROS	Melodic
Ubuntu	18.04
CUDA	10.2
CuDNN	8.0.0
OpenCV	4.1.1
PCL	1.8

ROS Package 상세 설명

ROS package 이름	Description
convert_2d_to_3d	Fuzzy 제어기 및 Yolov3 Bounding box 기반 Input Algorithm 설계
darknet_ros	Yolov3와 ROS를 연동하기 위한 패키지
joystick_drivers	옴니휠을 조이스틱으로 제어하기 위한 패키지
omni_bot_msg	Omniwheel robot의 customized ROS message
realsense-ros	Realsense 카메라를 ROS 연동을 하기 위한 패키지
serial	serial 통신을 위한 ROS 패키지
stm32_serial_comm	STM32와 Jetson Xavier 통신을 위한 패키지
timed_roslaunch	로봇 작동에 필요한 launch 파일들을 한번에 작동시키기 위한 패키지
vision_opencv	ROS와 OpenCV 연동을 위한 패키지

How to start

1. realsense-ros 패키지에서 Depth filtering을 적용, Point cloud를 먼저 publish한다.

• roslaunch realsense2_camera rs_rgbd.launch

2. darknet-ros 패키지를 활용하여 번호판 검출, Bounding box에 대한 좌표를 publish한다.

• roslaunch darknet_ros darknet_ros.launch

3. Bounding box 및 Point cloud를 기반으로 Fuzzy 제어기에 들어갈 Input 계산, Fuzzy 제어기를 통한 각 옴니휠에 들어갈 각속도 계산

• roslaunch convert_2d_to_3d control_input.launch

4. Seiral 통신을 활용한 각속도 값을 STM32로 전달

• roslaunch stm32_serial_comm total.launch

Hardware Architecture

System Architecture

Reference

• Darknet-ROS for OpenCV4 : tom13133/darknet_ros
• Realsense ROS package : IntelRealSense/realsense-ros
• Serial : serial ROS package
• Joystick for ROS : joy ROS package
• Delay the launch of a roslaunch file : timed_roslaunch ROS package
• ROS with OpenCV : vision_opencv ROS package