加強預測型免疫演算法之機器人路徑規劃與系統應用｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	周冠廷 Kuan-ting Chou
論文名稱：	加強預測型免疫演算法之機器人路徑規劃與系統應用 Prediction Enhanced Immune Algorithm for Robot Path Plan and System Realization
指導教授：	陳志明 Chih-Ming Chen
口試委員:	陳建中 Jiann-Jone Chen 王延年 Yen-Nien Wang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 電機工程系 Department of Electrical Engineering
論文出版年：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	67
中文關鍵詞：	移動式機器人、類免疫演算法、路徑規劃、期望值
外文關鍵詞：	mobile robots, immune algorithm, path planning, expected direction
相關次數：	點閱：297 下載：3
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上一筆

免疫系統是一個生物體的自我保護系統，它利用辨識侵入身體的非自體物質以及
抗體的記憶及自生功能以採取必要的防衛與因應措施，這種特性使得免疫系統的理論
可以應用到移動式機器人，特別是在動態變化的環境中做出最佳的決策行為反應。本
論文將研究人工類免疫學的學者Ishiguro 所提出的理論配合期望方向與目標物位置預
測而提出了加強預測型免疫演算法，使得機器人在未知的環境中能夠適應環境與自我
學習進而做出行為反應。
最後經由MATLAB 電腦模擬與搭載Microchip 微控制器的移動式機器人硬體實
現，驗證本研究所提出的方法可以有效地完成移動式機器人避障與追蹤的任務。

Immune system is living body’s self-protection system. It takes the necessary
defense and response measures by identifying invasive bodies from non-self substances,
and by drawing from the past memories along with the regeneration of antibody. This
adaptive-memory feature enables the emulation of immune system be applied to the
optimal behavior decision making in dynamically changing environment, especially in the
mobile robots path planning. This thesis develops an prediction enhanced rule for
Ishiguro’s artificial immune algorithm by incorporating an estimation of the target position,
and responds accordingly in the aforementioned technique.
Computer simulation via MATLAB programming has proved the feasibility of this
new approach. Hardware implementation, via Microchip Chip equipped mobile robot,
further confirms that this new technique can be effectively applied in mobile robot obstacle
avoidance and tracking tasks.

論文摘要............................................................... I
ABSTRACT.............................................................. II
目錄................................................................. III
圖表索引............................................................... V
第一章 緒論........................................................... 1
1 前言.............................................................. 1
2 研究動機與目的.................................................... 1
3 人工免疫網路相關文獻.............................................. 2
4 論文架構.......................................................... 3
第二章 人工免疫系統.................................................... 4
1 免疫系統介紹...................................................... 4
2 獨特型網路模型.................................................... 7
3 人工免疫網路演算法則.............................................. 8
4 ISHIGURO之人工免疫網路文獻....................................... 12
4.1 Ishiguro之移動式機器人架構設計............................ 12
4.2 Ishiguro之免疫演算法數學模型.............................. 13
5 本章結論......................................................... 16
第三章 加強預測型免疫演算法控制設計................................... 17
1 前言............................................................ 17
2 加強預測型免疫演算法控制系統架構................................ 17
2.1 加強預測型免疫演算法之機器人感測與控制架構設計............. 17
2.2 加強預測型免疫演算法之機器人期望方位選擇之設計............. 19
2.3 加強預測型免疫演算法之機器人期望方向之模擬................. 24
2.4 加強預測型免疫演算法之機器人目標物位置預測................. 26
2.5 加強預測型免疫演算法之機器人控制系統流程................... 28
第四章 加強預測型免疫演算法的模擬驗證................................. 30
1 模擬環境之配備與物件設定........................................ 30
2 移動式機器人模擬驗證............................................ 30
2.1 驗證機器人在靜態環境的行為反應............................. 30
2.2 驗證機器人在動態環境的行為反應............................. 32
3 模擬結果之討論.................................................. 38
第五章 移動式機器人硬體實作驗證...................................... 39
1 前言............................................................ 39
2 硬體系統處理流程與個別硬體裝置.................................. 39
2.1 機器人系統處理流程......................................... 39
2.2 移動式機器人系統的硬體裝置................................. 40
3 影像處理系統.................................................... 46
3.1 色彩模型................................................... 46
3.2 影像掃描與物件辨識......................................... 47
4 機器人實作結果.................................................. 49
4.1 機器人實作環境的定義....................................... 49
4.2 機器人單機硬體實作結果..................................... 50
4.3 硬體實作結果之討論......................................... 53
第六章 結果討論與未來研究方向........................................ 54
1 研究成果........................................................ 54
2 未來研究方向.................................................... 54
參考文獻.............................................................. 56

                                

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