Diseño y construcción de un robot seguidor de línea guiado por los valores de pixeles de la imagen en una cámara conectada a una FPGA

Abstract

Este trabajo de grado consiste en el diseño y construcción de un robot seguidor de línea controlado por una cámara conectada a una FPGA Cyclone IV en una tarjeta de desarrollo DE0-NANO producida por la empresa TERASIC. La cámara es una TDRB-D5M que es el sensor del sistema y usando algoritmos de visión por computador programados en la FPGA son capaces de guiarlo a través de líneas de 3 colores. El seguimiento de líneas se logra realizando un enmascaramiento de pixeles en la imagen unido a una descomposición y segmentación usando los valores RGB de los pixeles para determinar el color que la cámara está enfocando. Basado en el color se controla los motores del robot para mantener el curso y avanzar a diferentes velocidades. El proyecto es una prueba de concepto para el uso de las FPGA como elemento de control para robots y como una alternativa a los sistemas basados en microprocesador que son tradicionalmente utilizados. Los resultados demuestran que las FPGA son muy prometedoras como elementos para control de robots y para el procesamiento de imágenes, al usar solamente 9000 elementos lógicos de los 22000 elementos disponibles en la FPGA seleccionada.

This work consist in the design and construction of a line follower robot controlled by a camera connected to a Cyclone IV FPGA in a development board DE0-NANO fromthe company TERASIC. The camera is a TDRB-D5M that is the sensor of the robot. By the use of computer vision algorithms programmed into the FPGA we are able to guide the robot through a line of three colors. We follow the line by the use of techniques for masking pixels in the camera´s image. In addition, it is necessary to make a decomposition and segmentation of the RGB pixel values to determine the color that the camera is focusing. Based in the color detected, the robot controls the motors in order to maintain the course and advance at different speeds in the line. This project is a proof of concept for the use of the FPGA as a control device for robots. Furthermore, FPGA can be an alternative to microprocessor-based systems that has been used traditionally. The results demonstrate that FPGAs are very promising as elements for robot control and for image processing applications. In this project, we use only 9.000 logic elements of the 22.000 available in the selected FPGA