Đồ Án HCMUTE: Lập Trình Robot 3 Bánh Di Chuyển Theo Người Sử Dụng Camera Kinect

• Tác giả: Võ Ngọc Thẩm
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Như
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Lập Trình Robot 3 Bánh Di Chuyển Theo Người Sử Dụng Camera Kinect
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• SUMMARY
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.3. Mục tiêu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Giới hạn
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Bố cục đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Hệ điều hành Robot Operating System (ROS)
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Sơ đồ khối hệ thống
• 3.2. Tính toán và thiết kế hệ thống
• 3.3. Khối điều khiển – Arduino DUE
• 3.4. Khối chấp hành – động cơ DC giảm tốc Faulhaber 12V
• 3.5. Khối cảm biến – Encoder
• 3.6. Khối công suất – Module mạch cầu HL298
• 3.7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công hệ thống
• 4.2. Các bộ phận bằng nhựa
• 4.3. Linh kiện cơ khí
• 4.4. Lập trình hệ thống
• 4.5. Sơ đồ hệ thống các Node trong chương trình
• 4.6. Lưu đồ giải thuật của hệ thống
• 4.7. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác
• 4.7.1. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng
• 4.7.2. Quy trình thao tác
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ SO SÁNH, THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH
• 5.1. Kết quả quá trình thực hiện đề tài và phân tích
• 5.2. Kết quả nhận diện con người
• 5.3. Kết quả quá trình điều khiển Robot
• 5.4. Nhận xét và tổng hợp
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ

I. Giới thiệu về Robot 3 Bánh

Robot 3 bánh là một loại robot di động có khả năng tự hành, được thiết kế để theo dõi và di chuyển theo người dùng. Việc sử dụng camera Kinect trong việc nhận diện và theo dõi người dùng là một điểm nổi bật trong công nghệ robot hiện đại. Robot tự hành này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ hỗ trợ người già đến việc vận chuyển hàng hóa trong các nhà máy. Sự phát triển của công nghệ robot đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện chất lượng cuộc sống và tăng cường hiệu quả công việc. Đặc biệt, việc lập trình cho robot 3 bánh này không chỉ đơn thuần là điều khiển mà còn bao gồm việc xử lý dữ liệu từ cảm biến để đưa ra các quyết định di chuyển hợp lý.

1.1. Tính năng và ứng dụng

Robot 3 bánh có khả năng di chuyển linh hoạt và theo dõi người dùng một cách chính xác nhờ vào cảm biến chuyển động của camera Kinect. Các ứng dụng của robot này rất đa dạng, từ việc hỗ trợ người khuyết tật đến việc vận chuyển hàng hóa trong các môi trường công nghiệp. Việc sử dụng cảm biến hình ảnh giúp robot nhận diện và theo dõi người dùng trong không gian 3 chiều, từ đó điều chỉnh hướng di chuyển một cách tự động. Điều này không chỉ giúp giảm bớt gánh nặng cho con người mà còn nâng cao hiệu quả làm việc trong nhiều lĩnh vực.

II. Lập trình Robot và Hệ điều hành ROS

Lập trình cho robot 3 bánh sử dụng ngôn ngữ C# và hệ điều hành Robot Operating System (ROS). ROS cung cấp một nền tảng mạnh mẽ cho việc phát triển các ứng dụng robot, cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư dễ dàng tích hợp các cảm biến và thiết bị khác nhau. Hệ thống này hỗ trợ việc giao tiếp giữa các thành phần của robot, giúp cho việc điều khiển và xử lý dữ liệu trở nên hiệu quả hơn. Việc lập trình điều khiển cho robot không chỉ bao gồm việc xử lý tín hiệu từ cảm biến Kinect mà còn phải tính toán các thông số như tốc độ và hướng di chuyển của robot.

2.1. Cấu trúc của ROS

Cấu trúc của ROS bao gồm nhiều gói phần mềm khác nhau, mỗi gói thực hiện một chức năng cụ thể. Điều này cho phép các nhà phát triển dễ dàng mở rộng và tùy chỉnh hệ thống theo nhu cầu của mình. ROS cũng hỗ trợ việc phát triển các thuật toán điều khiển phức tạp, như thuật toán PID, giúp robot duy trì ổn định trong quá trình di chuyển. Việc sử dụng ROS không chỉ giúp tiết kiệm thời gian phát triển mà còn nâng cao tính khả thi của các ứng dụng robot trong thực tế.

III. Kết quả thực nghiệm và phân tích

Sau quá trình thực hiện, robot 3 bánh đã được thử nghiệm và cho thấy khả năng di chuyển theo người dùng một cách ổn định. Các kết quả thu được từ các thử nghiệm cho thấy robot có thể nhận diện và theo dõi người dùng trong khoảng cách tối đa là 4m. Tốc độ di chuyển của robot cũng được điều chỉnh để phù hợp với tốc độ của người dùng. Việc sử dụng cảm biến Kinect đã chứng minh hiệu quả trong việc thu thập dữ liệu hình ảnh và điều khiển robot. Những kết quả này không chỉ khẳng định tính khả thi của dự án mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các ứng dụng robot trong tương lai.

3.1. Đánh giá hiệu suất

Hiệu suất của robot được đánh giá dựa trên khả năng nhận diện và theo dõi người dùng. Các thử nghiệm cho thấy robot có thể hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện khác nhau. Việc điều chỉnh các thông số như tốc độ và khoảng cách theo dõi đã giúp robot hoạt động hiệu quả hơn. Những kết quả này cho thấy tiềm năng lớn của robot 3 bánh trong việc hỗ trợ con người trong cuộc sống hàng ngày và trong các ứng dụng công nghiệp.