การผสานรวมเซ็นเซอร์หลายตัวสำหรับการวางแผนเส้นทางและการประมวลผลข้อมูลในการพัฒนาต้นแบบหุ่นยนต์เคลื่อนที่กึ่งอัตโนมัติ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ฐานวีร์ โอ้วประเสริฐ, ธัญรัศญ์ โซ่เงิน, วัชเรศ ชูสาย

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐ​พล​ ปิ่น​เขียน​, ณรงค์กร สุนทรวัฒน์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมัธยมวัดหนองแขม

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

The development of semi-autonomous mobile robots holds great potential in various fields, including manufacturing, logistics, and surveillance. This research focuses on enhancing the capabilities of such robots by integrating multiple sensors for effective path planning and data processing. The integration of diverse sensors enables the robot to navigate its environment, avoid obstacles, and make informed decisions. This study aims to investigate the benefits of multi-sensor integration in the context of path planning and data processing for a semi-autonomous mobile robot prototype. Multi-sensor integration involves combining data from different sensors, such as cameras, LiDAR, ultrasonic sensors, and IMUs, to create a comprehensive understanding of the robot's surroundings. By utilizing data fusion techniques, the robot can generate accurate maps, localize itself, and identify obstacles with higher precision. This enables efficient path planning, obstacle avoidance, and dynamic adaptability to changing environments. Path planning is a critical aspect of mobile robot navigation, ensuring safe and efficient movement. By leveraging the data from integrated sensors, the robot can compute optimal paths considering factors like obstacle proximity, terrain complexity, and energy consumption. Multi-sensor integration empowers the robot to make real-time adjustments to its trajectory, avoiding collisions and optimizing its route. Moreover, data processing plays a pivotal role in extracting meaningful information from sensor inputs. The integration of AI and machine learning techniques enables the robot to recognize patterns, detect anomalies, and predict potential obstacles or hazards. This enhances the robot's decision-making process and augments its autonomous capabilities. The proposed research involves the development of a semi-autonomous mobile robot prototype equipped with an array of sensors. Experimental setups and scenarios are devised to evaluate the effectiveness of multi-sensor integration in path planning and data processing. Comparative analyses are conducted to highlight the advantages of utilizing multiple sensors over single-sensor solutions. The anticipated outcomes include a refined semi-autonomous mobile robot prototype capable of efficient path planning and robust data processing through multi-sensor integration. This research contributes to advancing the field of robotics by showcasing the significance of combining sensor inputs for improved navigation, obstacle avoidance, and adaptability in dynamic environments.

การพัฒนาหุ่นยนต์เคลื่อนที่กึ่งอัตโนมัติมีศักยภาพสูงในด้านต่างๆ รวมถึงการผลิต โลจิสติกส์ และการเฝ้าระวัง งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มขีดความสามารถของหุ่นยนต์ดังกล่าวโดยการรวมเซ็นเซอร์หลายตัวเพื่อการวางแผนเส้นทางและการประมวลผลข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ การผสานรวมเซ็นเซอร์ที่หลากหลายช่วยให้หุ่นยนต์สามารถนำทางสภาพแวดล้อม หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง และตัดสินใจได้อย่างชาญฉลาด การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบประโยชน์ของการรวมเซ็นเซอร์หลายตัวในบริบทของการวางแผนเส้นทางและการประมวลผลข้อมูลสำหรับต้นแบบหุ่นยนต์เคลื่อนที่กึ่งอัตโนมัติ การรวมเซ็นเซอร์หลายตัวเกี่ยวข้องกับการรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์ต่างๆ เช่น กล้อง, LiDAR, เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก และ IMU เพื่อสร้างความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของหุ่นยนต์ ด้วยการใช้เทคนิคการรวมข้อมูล หุ่นยนต์สามารถสร้างแผนที่ที่ถูกต้อง ระบุตำแหน่งที่ตั้ง และระบุสิ่งกีดขวางด้วยความแม่นยำสูงขึ้น สิ่งนี้ทำให้สามารถวางแผนเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง และสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้แบบไดนามิก การวางแผนเส้นทางเป็นส่วนสำคัญของการนำทางด้วยหุ่นยนต์เคลื่อนที่ เพื่อให้มั่นใจถึงการเคลื่อนไหวที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ หุ่นยนต์สามารถคำนวณเส้นทางที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความใกล้เคียงของสิ่งกีดขวาง ความซับซ้อนของภูมิประเทศ และการใช้พลังงาน โดยใช้ประโยชน์จากข้อมูลจากเซ็นเซอร์ในตัว การผสานรวมเซ็นเซอร์หลายตัวช่วยให้หุ่นยนต์ทำการปรับเปลี่ยนวิถีโคจรตามเวลาจริง หลีกเลี่ยงการชน และปรับเส้นทางให้เหมาะสม นอกจากนี้ การประมวลผลข้อมูลยังมีบทบาทสำคัญในการดึงข้อมูลที่มีความหมายจากอินพุตเซ็นเซอร์ การผสานรวมของ AI และเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องช่วยให้หุ่นยนต์สามารถจดจำรูปแบบ ตรวจจับความผิดปกติ และคาดการณ์สิ่งกีดขวางหรืออันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้ สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงกระบวนการตัดสินใจของหุ่นยนต์และเพิ่มความสามารถที่เป็นอิสระ งานวิจัยที่นำเสนอนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาต้นแบบหุ่นยนต์เคลื่อนที่กึ่งอิสระที่มีชุดเซ็นเซอร์ การตั้งค่าและสถานการณ์จำลองการทดลองจัดทำขึ้นเพื่อประเมินประสิทธิภาพของการรวมเซ็นเซอร์หลายตัวในการวางแผนเส้นทางและการประมวลผลข้อมูล มีการวิเคราะห์เปรียบเทียบเพื่อเน้นข้อดีของการใช้เซ็นเซอร์หลายตัวเหนือโซลูชันเซ็นเซอร์เดียว ผลลัพธ์ที่คาดว่าจะได้รับ ได้แก่ ต้นแบบหุ่นยนต์เคลื่อนที่กึ่งอัตโนมัติที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งสามารถวางแผนเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพและประมวลผลข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการผสานรวมหลายเซ็นเซอร์ งานวิจัยนี้มีส่วนช่วยในการพัฒนาสาขาวิทยาการหุ่นยนต์โดยการแสดงความสำคัญของการรวมอินพุตเซ็นเซอร์เพื่อการนำทางที่ดีขึ้น การหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง และความสามารถในการปรับตัวในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิก