本論文以機器人作業系統做為軟體系統平台，使用Gazebo模擬器建立FIRA (Federation of International Robot-Sport Association)競賽中HuroCup組別的競走(Sprint)項目場地，並將二輪車機器人之3D模型匯入Gazebo模擬器，讓二輪車機器人可在模擬場地中自由移動。
本論文使用Gazebo提供之攝影機模組作為影像輸入，機器人在經過色彩校正、過濾雜訊與物件分割等影像處理後，便能得到感興趣之物件，作為地圖資訊與機器人視覺之用。機器人利用自身之視覺辨識場地上的目標物，得知二輪車機器人目前所在位置後，應用模糊系統概念設計二輪車機器人的移動控制器，控制二輪車機器人之移動速度與旋轉速度，進而達到目標物接近再後退以完成比賽。從模擬結果可知，本論文的方法能有效的修正二輪車機器人的移動軌跡，並完成任務。

In this thesis, the robot operating system (ROS) is used as the software system platform. The Gazebo simulator is used to establish the Sprint challenge of the HuroCup group in the FIRA (Federation of International Robot-Sport Association) competition, and import the 3D model of the two-wheeled robot into the Gazebo simulator. This allows the two-wheeled robot to move freely in the simulation field.
The camera module provided by Gazebo is used as the image source. After the image processing such as color correction, filtering noise and object segmentation, the robot can get the object of interest as map information and robot vision. The robot uses its own vision to identify the target on the field, and knows the current location of the two-wheeled robot. The fuzzy system concept is used to design the mobile controller of the two-wheeled robot to control the moving speed and rotation speed of the two-wheeled robot, so as to achieve the target approaching and then retreating to complete the competition.  From the experimental results, we can see that the proposed method can effectively correct the movement trajectory of the two-wheeled robot, and the task can be completed.

目錄
目錄	I
圖目錄	IV
表目錄	VI
第一章	緒論	1
1.1	研究背景	1
1.2	研究動機	2
1.3	論文架構	2
第二章	實驗平台及系統介紹	3
2.1機器人作業系統介紹	3
2.2 Gazebo介紹	3
2.3硬體規格介紹	4
2.4系統架構圖與介紹	4
第三章	實驗場景的設計與模擬	7
3.1實驗二輪車機器人的建模	7
3.2目標物的建模	9
3.3場地的建模	10 

3.4影像處理模組	11
3.4.1 RGB色彩模型	12
3.4.2 HSV色彩模型	12
3.4.3二值化	14
3.4.4侵蝕膨脹	15
3.4.5物件分割	16
第四章	二輪車的模糊控制系統	18
4.1二輪車機器人行為決策流程圖	18
4.2角度距離轉換	19
4.3速度模糊控制器	20
4.4角度模糊控制器	22
4.5二輪車機器人運動學	24
4.6比賽任務	24
第五章	實驗結果	26
5.1起始區中央開始	26
5.2起始區中央的左方開始	26 
5.3起始區中央右方開始	27
第六章	結論與未來展望	30
參考文獻	31
 
圖目錄
圖2.1、系統架構圖	5
圖3.1、實驗用二輪車模型在Gazebo模擬下的模樣	8
圖3.2、二輪車模型的頭部設計圖	8
圖3.3、二輪車模型的馬達設計圖	8
圖3.3、二輪車模型的車體設計圖	9
圖3.4、目標物的設計圖	10
圖3.5、目標物在Gazebo模擬下的模樣	10
圖3.6、Sprint比賽場地圖	11
圖3.7、三原色與代表數值	12
圖3.8、HSV的3D模型截面	13
圖3.9、Gazebo中場景俯瞰的模樣	14
圖3.10、模擬場景中之攝影機畫面	15
圖4.1、二輪車機器人之控制流程圖	18
圖4.2、二輪車機器人之控制方塊圖	19
圖4.3、角度距離方塊圖	20
圖4.4、速度模糊控制器之控制方塊圖	20
圖4.5、距離模糊器輸入變數 之歸屬	21
圖4.6、速度模糊器輸入變數 之歸屬	21 
圖4.7、速度模糊控制器輸出變數 之歸屬	22
圖4.8、角度模糊控制器之控制方塊圖	22
圖4.9、角度模糊控制器輸出變數 之歸屬函數圖	23
圖4.10、二輪車機器人與輸入變數之關係圖	24
圖4.11、場地與目標物位置示意圖	25
圖5.1、以中央為起點之前進過程軌跡	27
圖5.2、以中央為起點之後退過程軌跡	27
圖5.3、偏右方為起點之前進過程軌跡	28
圖5.4、偏右方為起點之後退過程軌跡	28
圖5.5、偏左方為起點之前進過程軌跡	28
圖5.6、偏左方為起點之後退過程軌跡	29
 
表目錄
表2.1、電腦(PC)軟硬體規格	4
表3.1、AX-12馬達的規格	9
表3.2、各種大小機器人賽場地尺寸	11
表4.1、速度模糊控制器之模糊規則庫	22
表4.2、角度模糊控制器之模糊規則庫	23

[1]	L. A. Zadeh, “Outline of a new approach to the analysis of complex systems and decision processes,” IEEE Trans on Systems, Man and Cybernetics, Vol. SMC-3, Iss. 1, pp. 28-44, Jan. 1973.
[2]	G. Cui, L. Shi, Q. Wang, L. Wu, and H. Wen, “The application research of a fuzzy controller on robot,” 2011 International Conference on Computer Science and Service System, Nanjing, China, pp. 3660-3661, June 2011.
[3]	Y. D. Wang and L. N. Nie, “Design of Smart Car Speed Control System Based on Fuzzy Control,” 2010 International Conference on Artificial Intelligence and Computational Intelligence, Sanya, China, pp. 517-518, Oct. 2010.
[4]	J. Yong, “Steering control of intelligent vehicle based on the synthesis of fuzzy control arithmetic,” Computer Knowledge and Technology, Vol.4, No.7, pp. 1877-1878, Dec. 2008.
[5]	J. Pereira and J. B. Bowles, “A comparison of PID and fuzzy control of a model car,” 1994 IEEE 3rd International Fuzzy Systems Conference, Orlando, FL, USA, pp849-853, July 1994.
[6]	S. Yasunobu and Y. Murai, “Parking control based on predictive fuzzy control,” 1994 IEEE 3rd International Fuzzy Systems Conference, Orlando, FL, USA, pp.1338-1340, Jun. 1994.
[7]	URL：https://www.ros.org/
[8]	URL：http://gazebosim.org/
[9]	URL：http://monkeycoding.com/?p=577
[10]	求是科技，Visual C++ 數位影像處理大全，文魁資訊，2010。
[11]	A. Rosenfeld and J. L. Pfaltz, “Sequential operations in digital picture processing,” 1966 Journal of the ACM, New York, USA, Vol. 13, Iss. 4, pp. 471-494, Oct. 1966.
[12]	徐瑋甯，立體視覺人形機器人於競走項目之實現，淡江大學電機工程學系碩士論文，民100。
[13]	URL：https://blog.csdn.net/qq_16149777/article/details/73224070