I. Quy hoạch đường đi
Quy hoạch đường đi là trọng tâm của luận văn, tập trung vào việc tối ưu hóa lộ trình di chuyển cho robot 4 bánh. Nghiên cứu sử dụng giải thuật tối ưu để xác định đường đi ngắn nhất và hiệu quả nhất, đảm bảo robot có thể di chuyển trong môi trường có vật cản. Phương pháp kết hợp giải thuật di truyền, trường thế năng, và đường cong Dubins được đề xuất để giải quyết bài toán này.
1.1. Giải thuật di truyền
Giải thuật di truyền được áp dụng để tìm đường đi ngắn nhất. Phương pháp này mô phỏng quá trình tiến hóa tự nhiên, sử dụng các toán tử như chọn lọc, lai ghép, và đột biến để tạo ra các giải pháp tối ưu. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả của giải thuật trong việc tìm đường đi trong môi trường đơn giản và phức tạp.
1.2. Trường thế năng
Trường thế năng được sử dụng để cải thiện khả năng tránh vật cản của robot. Phương pháp này tạo ra lực hút từ điểm đích và lực đẩy từ vật cản, giúp robot di chuyển an toàn. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự kết hợp giữa trường thế năng và giải thuật di truyền mang lại hiệu quả cao.
1.3. Đường cong Dubins
Đường cong Dubins được áp dụng để làm mượt đường đi, loại bỏ các góc nhọn và tối ưu hóa quỹ đạo di chuyển. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong việc điều khiển robot 4 bánh với ràng buộc Nonholonomic.
II. Hệ thống điều khiển robot
Luận văn tập trung vào việc thiết kế hệ thống điều khiển cho robot 4 bánh, bao gồm các thành phần như cảm biến, bộ điều khiển, và thuật toán di chuyển. Bộ điều khiển PID được sử dụng để điều khiển robot di chuyển bám theo đường line, đảm bảo độ chính xác và ổn định.
2.1. Cảm biến Lidar
Cảm biến Lidar được tích hợp để thu thập dữ liệu môi trường, giúp robot phát hiện và tránh vật cản. Kết quả thực nghiệm cho thấy khả năng hoạt động hiệu quả của cảm biến trong việc xác định vị trí vật cản.
2.2. Bộ điều khiển PID
Bộ điều khiển PID được sử dụng để điều khiển robot di chuyển bám theo đường line. Thuật toán này tính toán sai số và điều chỉnh góc lái, đảm bảo robot di chuyển chính xác theo đường line đã định.
III. Đánh giá kết quả
Kết quả nghiên cứu được đánh giá thông qua mô phỏng và thực nghiệm. Mô phỏng trên Matlab cho thấy hiệu quả của giải thuật tối ưu trong việc tìm đường đi ngắn nhất và tránh vật cản. Thực nghiệm trên mô hình robot 4 bánh cho thấy khả năng di chuyển bám line và phát hiện vật cản của robot.
3.1. Mô phỏng trên Matlab
Kết quả mô phỏng trên Matlab cho thấy hiệu quả của giải thuật di truyền trong việc tìm đường đi ngắn nhất. Sự kết hợp với trường thế năng và đường cong Dubins giúp tối ưu hóa đường đi và tránh vật cản.
3.2. Thực nghiệm trên mô hình robot
Thực nghiệm trên mô hình robot 4 bánh cho thấy khả năng di chuyển bám line và phát hiện vật cản. Cảm biến Lidar và bộ điều khiển PID hoạt động hiệu quả, đảm bảo robot di chuyển chính xác và an toàn.
IV. Ứng dụng thực tế
Nghiên cứu có tiềm năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực như hệ thống tự động hóa, nhà kho thông minh, và xe tự hành. Giải thuật tối ưu và hệ thống điều khiển được đề xuất có thể được áp dụng để tối ưu hóa quy trình làm việc và giảm thiểu thời gian di chuyển của robot.
4.1. Nhà kho thông minh
Nghiên cứu có thể được áp dụng trong nhà kho thông minh, giúp robot di chuyển và vận chuyển hàng hóa một cách hiệu quả. Giải thuật tối ưu giúp tối ưu hóa lộ trình di chuyển, giảm thiểu thời gian và chi phí.
4.2. Xe tự hành
Nghiên cứu cũng có thể được áp dụng trong xe tự hành, giúp xe di chuyển an toàn và hiệu quả trong môi trường có vật cản. Hệ thống điều khiển và cảm biến Lidar đảm bảo xe có thể phát hiện và tránh vật cản một cách chính xác.
