Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Hệ Thống Nhúng và IoT: Điều Khiển và Lập Bản Đồ Robot Di Động Hai Bánh

• Tác giả: Hồ Thanh Công
• Người hướng dẫn: TS. Phan Học
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hệ Thống Nhúng Và IoT
• Đề tài: Điều Khiển Và Lập Bản Đồ Robot Di Động Hai Bánh
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ROBOT TỰ HÀNH
• 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
• 1.3. NHIỆM VỤ VÀ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ ÁN
• 1.4. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ ROS
• 2.1.1. Giới thiệu về ROS
• 2.1.2. Cấu trúc mô hình ROS
• 2.2. XÁC ĐỊNH VÀ LẬP BẢN ĐỒ ĐỘNG THỜI (SLAM)
• 2.2.1. Tổng quan về SLAM
• 2.2.2. SLAM dựa trên tín hiệu cảm biến LiDAR
• 2.3. TRUYỀN THÔNG UART
• 2.4. BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
• 2.4.1. Tổng quan về bộ điều khiển PID
• 2.4.2. Lý thuyết giải thuật PID
• 2.5. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT HAI BÁNH LÁI VI SAI
• 2.5.1. Động học thuận hệ robot di động hai bánh lái vi sai
• 2.5.2. Động lực nghịch hệ robot di động hai bánh lái vi sai
• 2.6. ENCODER
• 2.6.1. Giới thiệu về Encoder
• 2.6.2. Phân loại Encoder
• 2.6.3. Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của Encoder
• 3. CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN
• 3.1. PHẦN CỨNG HỆ THỐNG
• 3.1.1. Sơ đồ khối mô tả hệ thống
• 3.1.2. Thiết kế khung của robot di động
• 3.1.3. Linh kiện điện tử của hệ thống
• 3.2. THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 3.2.1. Tổng quan hệ thống
• 3.2.2. Giao tiếp và điều khiển tốc độ động cơ giữa Raspberry và Arduino
• 3.2.3. Lập bản đồ sử dụng HectorSLAM
• 4. CHƯƠNG 4: THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. KẾT QUẢ MÔ HÌNH ROBOT DI ĐỘNG
• 4.2. THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.2.1. Tính toán hệ trục Odometry
• 4.2.2. Quá trình tạo bản đồ của robot
• 4.2.3. So sánh độ chính xác giữa bản đồ thực tế và bản đồ robot lập nên
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. KẾT LUẬN
• 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Đồ Án Tốt Nghiệp Điều Khiển Robot Di Động Hai Bánh

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào việc phát triển và ứng dụng công nghệ điều khiển cho robot di động hai bánh. Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển, việc ứng dụng robot vào đời sống hàng ngày trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Đồ án không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn thực hành các kỹ năng lập trình và thiết kế hệ thống điều khiển.

1.1. Tổng quan về công nghệ robot di động

Công nghệ robot di động đang ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực. Robot di động có khả năng tự hành, giúp giảm thiểu sức lao động và tăng hiệu suất công việc.

1.2. Lý do chọn đề tài điều khiển robot

Đề tài này được chọn vì tính ứng dụng cao và khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn trong việc điều khiển robot. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về công nghệ mà còn mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp.

II. Thách thức trong việc điều khiển robot di động hai bánh

Việc điều khiển robot hai bánh gặp nhiều thách thức, đặc biệt là trong việc xác định vị trí và lập bản đồ. Các vấn đề như độ chính xác của cảm biến, khả năng xử lý tín hiệu và thuật toán điều khiển là những yếu tố quan trọng cần được xem xét.

2.1. Vấn đề xác định vị trí trong không gian

Xác định vị trí chính xác là một trong những thách thức lớn nhất trong việc điều khiển robot di động. Các cảm biến như LiDAR và camera cần được tối ưu hóa để đảm bảo độ chính xác cao.

2.2. Khó khăn trong việc lập bản đồ

Lập bản đồ cho robot là một nhiệm vụ phức tạp, yêu cầu sử dụng các thuật toán như SLAM để tạo ra bản đồ chính xác của môi trường xung quanh.

III. Phương pháp điều khiển robot di động hai bánh hiệu quả

Để điều khiển robot di động hai bánh một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến. Các thuật toán như PID và SLAM sẽ được sử dụng để tối ưu hóa quá trình điều khiển và lập bản đồ.

3.1. Ứng dụng thuật toán PID trong điều khiển

Thuật toán PID giúp điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của robot, đảm bảo robot hoạt động ổn định và chính xác trong môi trường thực tế.

3.2. Sử dụng SLAM để lập bản đồ

SLAM là một kỹ thuật quan trọng giúp robot vừa xác định vị trí vừa lập bản đồ môi trường xung quanh. Việc áp dụng SLAM sẽ giúp robot hoạt động hiệu quả hơn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của robot di động hai bánh

Các ứng dụng của robot di động hai bánh rất đa dạng, từ việc giao hàng tự động đến hỗ trợ trong các khu vực cách ly. Robot không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả công việc.

4.1. Robot trong lĩnh vực y tế

Robot di động được sử dụng để vận chuyển thuốc và thiết bị y tế trong bệnh viện, giúp giảm thiểu tiếp xúc giữa nhân viên y tế và bệnh nhân.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp

Trong công nghiệp, robot di động giúp tự động hóa quy trình sản xuất, từ việc vận chuyển nguyên liệu đến sản phẩm hoàn thiện.

V. Kết luận và tương lai của robot di động hai bánh

Đồ án tốt nghiệp về điều khiển và lập bản đồ cho robot di động hai bánh không chỉ mang lại kiến thức quý báu mà còn mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu và phát triển trong tương lai. Công nghệ robot sẽ tiếp tục phát triển và ứng dụng rộng rãi hơn trong đời sống.

5.1. Tương lai của công nghệ robot

Công nghệ robot sẽ ngày càng phát triển, với nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực khác nhau, từ y tế đến sản xuất.

5.2. Khả năng mở rộng và phát triển

Các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực robot di động sẽ tiếp tục mở rộng, tạo ra nhiều cơ hội cho sinh viên và các nhà nghiên cứu trong tương lai.