طراحی، ساخت و کنترل ربات پرنده با قابلیت تعقیب عوارض زمین با استفاده از پردازش تصویر مبتنی بر منطق فازی

در سالهای اخیر رباتهای متحرک کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف پیدا کرده اند. یکی از مهمترین نوع رباتهای متحرک، رباتهای پرنده هستند. اینگونه رباتها در انواع مختلف بال چرخان، بال ثابت و کشتی های هوایی برای کاربریهای نظارت تصویری، پایش و کنترل ترافیک، مانیتورینگ متغیرهای محیطی و ... مورد استفاده قرار میگیرند. در این بین لزوم هوشمند سازی اینگونه رباتها با توجه به ماموریتهای مختلفی که برای آنها تعریف میشود حس میشود. در بین سازه های پرنده مورد استفاده، کشتی های هوایی بدلیل پرواز ایمن و نسبت وزن بار به هزینه و زمان پرواز بالا در بسیاری از پروژه های تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرند. هدف از اجرای این پایان نامه طراحی و ساخت وکنترل یک ربات پرنده بر مبنای استفاده از کشتی هوایی به عنوان پلتفرم پروازی بوده است. به نحوی که قادر باشد تا با حمل تجهیزات مختلف اویونیکی شامل سنسورها و پردازشگر در پیاده سازی الگوریتمهای مختلف کنترلی مورد استفاده قرار بگیرد. بر این اساس دو کشتی هوایی، یکی با ابعاد بزگتر برای عمل در محیط واقعی و یکی با ابعاد کوچکتر برای عملکرد در محیط آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است. با توجه به ماموریت تعریف شده برای این دو کشتی هوایی سیستم اویونیکی مورد نیاز هر یک شامل لینک بیسیم ویدئو و داده، سنسوهای اینرسیایی و قطب نمای الکترونیکی، دوربین و کامپیوتر پردازنده، ایستگاه زمینی دریافت و ارسال داده ها و فرمانهای کنترلی و سایر تجهیزات مورد نیاز بر هریک از دو پرنده طراحی و پیاده سازی شده است. یکی از مهمترین روشها برای افزایش هوشمندی رباتهای پرنده استفاده از پردازش تصویر برای هدایت و کنترل است. بر این مبنا در این پایان نامه بر اساس تکنیکهای پردازش تصاویر بلادرنگ یک استخراج کننده مسیر و کنترلر مسیر طراحی و اجرا شده است. این سیستم قادر است تا فرمانهای لازم را جهت کنترل پرنده بر اساس تصاویر دوربین استخراج، و کشتی هوایی را بر روی مسیر جاده به پرواز درآورد. برای پردازش تصویر و تشخیص مسیر و کنترل پرنده از قواعد فازی استفاده شده است. از آنجا که مدل دینامیکی کشتی هوایی بسیار غیر خطی است، این نوع کنترلر مورد استفاده قرار گرفته است. مدلسازی دینامیکی سه درجه و شش درجه آزادی کشتی هوایی برای بررسی پاسخ به ورودی های مختلف انجام شده، که با بررسی آن توسط فرد خبره و بررسی تصاویر ورودی قواعد سیستم کنترل فازی استخراج گردیده است. کلمات کلیدی: ربات پرنده، کشتی هوایی رباتیک، پردازش تصویر، کنترل مبتنی بر بینایی ، مدل دینامیکی، منطق فازی