1.1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống robot có gắn camera
1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Trên thế giới có một số tài liệu như: [35, 36, 37,38, 73, 74]. Đây là một số công bố rất ít liên đến hệ thống quang tích hợp trên thế giới. Tuy nhiên đây đa số là những bài nghiên cứu, giới thiệu tổng quan không hề có công bố cụ thể, chi tiết hay là bí quyết công nghệ mới trong đó. Vì đây là các hệ thống tích hợp có tính chất đa ngành,
robot tự hành camera
Vật thể cần giám sát
18
ứng dụng nhiều cho an ninh, quốc phòng do đó việc bí mật các bí quyết công nghệ là tất yếu.
Với các tập đoàn, công ty chuyên sản xuất các thiết bị cho An ninh, Quốc phòng lớn trên thế giới như: NASA, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Kollmorgen, Santa Barbara, Raytheon, Radamec, Newcon Optics, Flir…thì chỉ công bố các tính năng kỹ thuật, chức năng hoạt động của các hệ thống quang điện tử tích hợp sản phẩm của mình, tất cả các tài liệu nghiên cứu, thiết kế, tích hợp chuyên sâu đều không được đề cập. Việc nghiên cứu và đi đến thiết kế chế tạo hệ quang điện tử bám bắt theo ảnh là rất có ý nghĩa, nếu chúng ta chủ động được các khâu từ nghiên cứu, phát triển cho đến công nghệ chế tạo thì ngoài tính kinh tế còn bảo đảm tính bí mật bất ngờ. Công nghệ này có tính lưỡng dụng nên sẽ có thể mở ra và phát triển nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác như công nghiệp, giao thông, y tế, nghiên cứu, truyền hình...
Hình 1.4. Ảnh một số sản phẩm hệ quang điện tử tích hợp cố định trên thế giới (nguồn: www.radamec.com; www.flir.com; www.atncorp.com)
Hình 1.5. PAN robot, robot Pops, MIDbo (nguồn: www.mobilerobot.org)
19
Thời gian gần đây, các nghiên cứu về dân sự và tập trung ở hướng robot tự hành có gắn camera (Hình 1.6) và bám theo mục tiêu di động, các công trình nghiên cứu từ [44÷66] đều tập trung vào hướng nghiên cứu này.
Hình 1.6. robot Talon, robot MARRS và robot Spirit thám hiểm sao hỏa của NASA Trên thế giới, các hệ thống quang điện tử tích hợp được phát triển bởi số ít các tập đoàn sản xuất chế tạo vũ khí, thiết bị an ninh, đó đều là những tập đoàn, công ty có nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất chế tạo vũ khí, thiết bị an ninh. Nhìn chung, các bộ điều khiển này rất đa dạng về chủng loại, mục đích sử dụng, hình dáng, kích thước và tính năng, có thể rút ra một số đặc điểm chính của các bộ điều khiển đó như sau:
+ Về phần cứng:
Hình thức: rất đa dạng, gọn, chắc chắn, dễ lắp đặt tùy từng loại ứng dụng, tầm quan sát, và đảm bảo các yêu cầu về an ninh, quân sự: kín khít, chống ăn mòn, chịu được thời tiết khắc nghiệt như mưa, gió, khí hậu biển….
Mạch in được thiết kế nhiều lớp, được nhiệt đới hóa để bảo đảm hoạt động an toàn tin cậy, có khả năng chỗng nhiễu. Các bộ điều khiển sử dụng nguồn điện điện áp một chiều 24V hoặc 12V. Nguồn điện luôn luôn sử dụng các mạch bảo vệ quá điện áp và quá dòng. Vi xử lý và tất cả các linh kiện điện tử đều là loại đặc chủng dành cho quân sự.
Tùy theo mục đích từng loại và ứng dụng mà hệ có các đầu vào ra thích hợp với các ứng dụng để tiết kiệm chi phí và kích thước sản phẩm. Tuy nhiên, các đầu vào, ra dễ dàng giao tiếp, ghép nối với các thiêt bị ngoại vi khác cũng như có khả năng mở rộng với thiết bị bên ngoài như hệ xoay súng, pháo, tên lửa…..
+ Về phần mềm:
Đa số đều giống nhau, có chức năng chính như sau:
20
- Đọc ảnh, video từ camera truyền về, hiển thị, lưu trữ ảnh thu được, truyền hình ảnh qua cáp, mạng truyền thông không dây, Wifi…
- Có các chức năng điều khiển hệ đế xoay, các thiết bị ngoại vi.
- Giao tiếp với Module Joystick để điều khiển.
- Hiển thị vị trí, vận tốc và góc quay.
- Có khả năng bám mục tiêu tự động.
1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Từ nhiều năm nay, một số cơ quan nghiên cứu chủ yếu thuộc Bộ Quốc phòng đã đặt vấn đề nghiên cứu xây dựng hệ thống, có thể kể ra:
- Viện Nghiên cứu Tự động hóa Quân sự đã nghiên cứu và chế tạo thành công hệ quang điện tử tích hợp ứng dụng cho hỏa lực tên lửa phòng không không quân. Đây là Đề tài đã đoạt giải thưởng Hồ Chí Minh về Khoa học công nghệ. Đây cũng là công trình mang tính chất tuyệt mật.
- Viện Vũ khí và Phân Viện Vật lý Kỹ thuật thuộc Viện Khoa học Công nghệ và Kỹ thuật Quân sự - Bộ Quốc phòng cũng đã nghiên cứu triển khai hệ tích hợp ứng dụng cho pháo phòng không.
- Viện Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bộ Khoa học và Công nghệ... đã đặt vấn đề nghiên cứu chế tạo hệ thống quang điện tử tích hợp tự động bám mục tiêu dựa trên hình ảnh và đã đạt được một số kết quả nhất định, và đây cũng là hệ thống ứng dụng cho Phòng không không quân, tầm quan sát xa.
- Ngoài ra còn phải kế đến một số cơ quan khác như Học viện kỹ thuật quân sự, quân chủng phòng không không quân cũng đã nghiên cứu triển khai, tuy nhiên các kết quả do đặc thù quân sự mà thông tin không được công bố nhiều.
Đánh giá chung là đa số các hệ thống này đều là các sản phẩm phục vụ bám mục tiêu bay, là các hệ quang điện tử tích hợp đặt cố định, phục vụ cho phòng không, có tầm quan sát bám bắt xa (>2Km). Mặc dù các nghiên cứu đã có các kết quả đã được khẳng định, tuy nhiên vì đây là một hệ thống đòi hỏi sự kết hợp của rất nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ cao và đặc biệt là lĩnh vực ứng dụng cho quốc phòng do đó các thông tin là rất hạn chế.
Đối với các hệ robot tự hành gắn camera bám mục tiêu di động, cũng đã có một số công trình thuộc các cơ quan nghiên cứu ngoài Bộ Quốc phòng được công bố [13, 14, 15, 16, 17, 18,19, 20] và cũng như đang được phát triển: như Viện Công nghệ
21
thông tin, Đại học Công nghệ, Đại Học Bách Khoa Hà Nội và TP HCM. Tuy nhiên có thể nhận thấy đối với hệ robot tự hành có gắn camera hiện tại các kết quả nghiên cứu trong nước là rất ít.