加速規於機器人定位系統之應用

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1、加速規於機器人定位系統之應用RobotLocalizationwithAccelerometer江叔盈謝函儒許偉康Shu-YinChiangHsieh-HanJuWei-KangHsu呂佩芸沈原頡Pei-YunLuJuan-ChiehShen銘傳大學電腦與通訊工程學系DepartmentofInformationandTelecommunicationsEngineering,MingChuanUniversity摘要現今定位系統已經在各個領域上受到廣泛的使用，室內定位系統不管是使用超寬頻技術或是無線網

2、路技術都需要大量硬體裝置，且訊號容易受到地形與周圍環境的影響。因此，本研究最主要著眼於結合加速規及陀螺儀感測器達成室內定位功能。由於Wii遊戲機的流行，讓Wii控制器中的加速規相關研究議題大幅成長，此研究將探討加速規定位系統的精準度。定位系統中的移動物體將藉由可程式化樂高機器人NXT達成，透過I2C介面機器人讀取感測器資料，再經由藍芽介面傳送至電腦。相關數值作物理量分析與演算法的計算後，其成果以圖形化介面LabVIEW呈現。本研究將透過演算法的輔助做精準度的探討與分析，提供室內定位系統的另一種選擇。關鍵

3、詞：加速規、陀螺儀、LabVIEW、樂高NXTAbstractNowlocalizationsystemhasbeenusedinallthearea.NomatterwhatindoorpositioningsystemuseWi-FiorWirelessNetworkallneedalotofhardwaredevices,andtheenvironmentwillaffectthesignaleasily.Therefore,thisresearchmainlyfocusesintheuniono

4、faccelerometerandgyroscopesensortoachieveindoorpositioningsystemfunction.DuetothepopularofWii,letrelatedresearchofaccelerometerinWiicontrollergrowlargely.Thisresearchwilldiscusstheaccuracyofaccelerometerpositioningsystem.Inthepositioningsystem,motionobje

5、ctwilluseprogrammableLEGOrobotforrepresentation,readsensordatabyI2Cinterfacerobot,anddelivertocomputerbyBluetoothinterface.Thedataarecalculatedwithphysicalquantityandalgorithm,anduseLabVIEWtoshowtheresult.Thisreportwillmakeaccuracyanalysisbyproposedschem

6、etoproviderobotindoorlocalization.1.研究動機與系統概論目前定位系統相關的應用十分廣泛。約區分為室外定位和室內定位。在室外定位方面，大多是使用GPS定位系統來做定位，最常用於行車導航裝置，其精準度約為5-10公尺左右[02]。但是一旦進入室內，GPS因為受到建築物的遮蔽，無法接收衛星訊號的經緯度座標，無法達到定位的功能。因此，目前室內定位最普遍為使用無線網路(Wi-Fi)的訊號強度(RSSI)定位[04]。此外，由於Wii遊戲機的流行，讓Wii相關使用的裝置與技術受到很

7、大的關注以及研究。加速規原用於Wii的控制手把中，藉由判斷加速規中的加速度值，來辨識控制手把所擺動的位置與方向大小。而我們將學習利用加速規的特性，試著把它運用到定位功能上。來研究以及探討加速規作為定位功能的實用性以及精準度。本研究的系統概論總為三個部份：第一部份為加速規之數值探討；第二部份為加速規之物理量分析；第三部份是建立圖形化介面，流程如圖1所示。(1)數值探討首先移動自走機器人，開啟機器人上的加速規感測器，加速規的所有數值將會經由機器人藍芽介面傳輸到PC上，而PC也藉由藍芽介面接收到加速規上所有的

8、感測數值，開始進行分析。(2)物理量分析當PC接收到值後，經過數值的分析以及公式的轉換。把原本機器人行走加速規的感測數值，變成物理量。當數值變成物理量後，可以計算出機器人行走的距離。(3)圖形化介面由『LabVIEW』圖形化程式語言將計算後機器人移動距離，以圖形化的方式來呈現。描繪出行經的路線圖，並且作距離誤差的評估與計算。本論文之架構如下：第二節將探討相關技術含加速規以及機器人平台。第三節討論相關定位系統與應用。而系統功能介紹展示將在第四