I. Giới thiệu
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc tự động hóa hoạch định đường đi tối ưu cho robot di động, một lĩnh vực đang nhận được sự quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học. Với sự phát triển của công nghệ tự động hóa, việc tạo ra các hệ thống tự động như xe lăn thông minh và robot tự hành đã trở thành nhu cầu cấp thiết. Hoạch định đường đi là bài toán quan trọng, đặc biệt trong môi trường trong nhà, nơi robot cần di chuyển một cách hiệu quả và an toàn. Luận văn này đề xuất các giải thuật tối ưu như limit-cycle kết hợp với giải thuật di truyền để giải quyết vấn đề này.
1.1. Vấn đề nghiên cứu
Robot di động và xe lăn thông minh đã được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới, nhưng vẫn còn nhiều thách thức chưa được giải quyết. Hoạch định đường đi trong môi trường động, đặc biệt là trong nhà, là bài toán phức tạp. Luận văn này nhằm mục đích đề xuất các thuật toán tối ưu để giải quyết vấn đề này, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực điều khiển robot.
1.2. Ý nghĩa khoa học
Hoạch định quỹ đạo là bài toán có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông, quốc phòng, và hàng không. Việc giải quyết bài toán này không chỉ giúp hoàn thiện hệ thống tự động mà còn mở ra các hướng nghiên cứu mới. Luận văn này đóng góp vào việc phát triển các giải thuật tối ưu và mô hình hóa hệ thống cho robot di động.
II. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các thuật toán tối ưu như limit-cycle và giải thuật di truyền để hoạch định đường đi cho robot di động. Limit-cycle giúp xác định quỹ đạo di chuyển, trong khi giải thuật di truyền tối ưu hóa quỹ đạo đó. Kết hợp hai thuật toán này giúp khắc phục nhược điểm của từng phương pháp và đưa ra quỹ đạo tối ưu. Mô phỏng trên máy tính và thiết kế robot thực tế được thực hiện để kiểm chứng kết quả.
2.1. Thuật toán Limit cycle
Limit-cycle là thuật toán dựa trên nguyên lý chu kỳ giới hạn, giúp xác định quỹ đạo di chuyển của robot. Thuật toán này đặc biệt hiệu quả trong việc tránh vật cản và tìm đường đi tối ưu. Luận văn áp dụng limit-cycle để tính toán quỹ đạo trong môi trường trong nhà.
2.2. Giải thuật di truyền
Giải thuật di truyền được sử dụng để tối ưu hóa quỹ đạo được tính toán bởi limit-cycle. Thuật toán này mô phỏng quá trình tiến hóa tự nhiên, giúp tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Kết hợp với limit-cycle, giải thuật di truyền giúp cải thiện hiệu suất và độ chính xác của quỹ đạo.
III. Kết quả và ứng dụng
Luận văn đã đạt được kết quả đáng kể trong việc hoạch định đường đi tối ưu cho robot di động. Các mô phỏng trên Matlab và thiết kế robot thực tế đã chứng minh tính khả thi của các thuật toán được đề xuất. Kết quả này không chỉ áp dụng cho xe lăn thông minh mà còn có thể mở rộng sang các lĩnh vực khác như xe hơi tự hành và robot công nghiệp.
3.1. Mô phỏng và kiểm chứng
Các mô phỏng trên Matlab đã chứng minh tính hiệu quả của thuật toán limit-cycle và giải thuật di truyền. Robot di động được thiết kế để bám theo quỹ đạo tính toán, cho thấy kết quả chính xác và ổn định.
3.2. Ứng dụng thực tế
Kết quả của luận văn có thể áp dụng vào việc phát triển xe lăn thông minh phục vụ người khuyết tật và người già. Ngoài ra, các giải thuật tối ưu có thể được sử dụng trong điều khiển giao thông và hàng không, góp phần giảm thiểu tai nạn và nâng cao hiệu quả hoạt động.
