Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu chế tạo robot bám line bằng công nghệ xử lý ảnh

• Tác giả: Đỗ Đình Cẩm
• Người hướng dẫn: TS. Lê Tấn Cường
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Robot Bám Line Dùng Xử Lý Ảnh
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI NÓI ĐẦU
• NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG I: DẪN NHẬP
• 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• 1.2. Hướng dẫn giải quyết vấn đề
• 1.3. Bộ điều khiển trung tâm
• 1.4. Giới hạn của đề tài
• 1.5. Tóm tắt các chương
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Nội dung, phương tiện và phương án thực hiện
• 2.2.1. Nội dung
• 2.2.2. Phương tiện và phương án thực hiện
• 3. CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ ROBOT
• 3.1. Tổng quan về Robot
• 3.2. Giới thiệu Robot bám line tự động
• 3.2.1. Giới thiệu Robot bám đường
• 3.2.2. Nguyên tắc chung của robot bám line tự động
• 3.3. Ứng dụng của Robot bám line tự động
• 4. CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH
• 4.1. Giới thiệu xử lý ảnh
• 4.1.1. Cảm biến hình ảnh
• 4.1.2. Giới thiệu về Pixy
• 4.2. Tính năng của Pixy
• 4.2.1. Hỗ trợ điều khiển
• 4.2.2. Thuật toán lọc màu
• 4.2.3. Đặc điểm của Pixy
• 4.2.4. Thông số kĩ thuật
• 4.3. Tính năng PIXY camera
• 4.3.1. Dạy pixy các đối tượng quan tâm
• 4.3.2. Giao tiếp thông qua PixyMon
• 5. CHƯƠNG V: THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN
• 5.1. Giới thiệu chung về Arduino
• 5.1.1. Giới thiệu board Arduino UNO 328 R3
• 5.1.2. Tổ chức bộ nhớ
• 5.1.3. Các chân năng lượng
• 5.1.4. Vi điều khiển
• 5.1.5. Các cổng vào/ra
• 5.1.6. Một số lưu ý về Arduino
• 5.1.7. Giới thiệu về Arduino IDE và ngôn ngữ lập trình cho Arduino
• 5.2. Duel Bipolar Stepper Motor Shield for Arduino (A4988)
• 5.2.1. Đặc điểm kĩ thuật
• 5.2.2. Pin out & Diagram
• 5.2.3. Các chi tiết bổ trợ
• 6. CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ ROBOT BÁM LINE TỰ ĐỘNG
• 6.1. Thiết kế cơ khí
• 6.2. Phần điều khiển
• 6.2.1. Tổng quan và sơ đồ khối
• 6.2.2. Các khối cơ bản của Robot
• 6.2.2.1. Khối cảm biến dò đường
• 6.2.2.2. Khối động lực
• 6.2.2.3. Khối xử lý trung tâm
• 7. CHƯƠNG VII: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ GIẢI THUẬT CHO ROBOT
• 7.1. Giải thuật điều khiển PID
• 7.2. Theo dõi đối tượng (đường line)
• 7.3. Tìm kiếm đối tượng đường line
• 7.4. Một số hình ảnh trong quá trình
• 8. CHƯƠNG VIII: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 8.1. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu chế tạo robot bám line sử dụng công nghệ xử lý ảnh là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành công nghệ tự động hóa. Đề tài này không chỉ giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn mà còn mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm công nghiệp. Việc sử dụng cảm biến hình ảnh như Pixy camera cho phép robot nhận diện và theo dõi đường đi một cách chính xác. Điều này thể hiện sự kết hợp giữa công nghệ tự động hóa và xử lý ảnh, tạo ra những sản phẩm có khả năng hoạt động độc lập trong môi trường thực tế.

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là phát triển một robot tự động có khả năng bám theo đường line đã được định sẵn. Robot sẽ sử dụng thuật toán xử lý ảnh để nhận diện và theo dõi đường đi. Việc này không chỉ giúp cải thiện khả năng điều khiển mà còn nâng cao hiệu suất làm việc của robot trong các ứng dụng thực tế. Đặc biệt, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nhận diện hình ảnh sẽ mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp và dịch vụ.

1.2 Giới hạn của đề tài

Đề tài này tập trung vào việc phát triển một mô hình robot bám line cơ bản, sử dụng Pixy camera để nhận diện đường đi. Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian và nguồn lực, nghiên cứu chỉ thực hiện một phần nhỏ trong khả năng của Pixy camera. Các tính năng nâng cao như nhận diện nhiều đối tượng cùng lúc hay xử lý hình ảnh phức tạp sẽ không được triển khai trong đề tài này. Điều này có thể là một hướng phát triển cho các nghiên cứu sau này.

II. Cơ sở lý luận

Đề tài nghiên cứu này dựa trên nền tảng lý thuyết vững chắc về robot bám line và công nghệ xử lý ảnh. Việc sử dụng cảm biến hình ảnh như Pixy camera cho phép robot có khả năng nhận diện và theo dõi đường đi một cách chính xác. Arduino được chọn làm bộ điều khiển trung tâm, giúp kết nối và điều khiển các thành phần khác của robot. Sự kết hợp giữa cảm biến, vi điều khiển và thuật toán xử lý ảnh tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh, có khả năng hoạt động độc lập trong môi trường thực tế.

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là robot bám line sử dụng công nghệ xử lý ảnh. Robot này được thiết kế để di chuyển theo một quỹ đạo đã được định sẵn, nhờ vào việc nhận diện đường đi thông qua Pixy camera. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các nguyên lý hoạt động của robot mà còn tạo ra cơ hội để áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

2.2 Nội dung và phương án thực hiện

Nội dung thực hiện đề tài bao gồm việc thiết kế và chế tạo robot bám line, nghiên cứu về Pixy camera, lập trình điều khiển và chạy thử nghiệm. Các phương án thực hiện được chia thành nhiều giai đoạn, từ việc thiết kế mô hình, lắp ráp các linh kiện, đến việc lập trình và kiểm tra hoạt động của robot. Điều này giúp đảm bảo rằng robot có thể hoạt động hiệu quả và chính xác trong việc bám theo đường line.

III. Kết luận và hướng phát triển

Đề tài nghiên cứu chế tạo robot bám line sử dụng công nghệ xử lý ảnh đã đạt được những kết quả nhất định. Robot có khả năng nhận diện và theo dõi đường đi một cách chính xác, nhờ vào việc sử dụng Pixy camera và Arduino. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng phát triển cho đề tài này, như mở rộng khả năng nhận diện đối tượng, cải thiện thuật toán điều khiển và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Việc nghiên cứu và phát triển thêm các tính năng mới sẽ giúp robot hoạt động hiệu quả hơn trong thực tế.

3.1 Đánh giá kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy robot có khả năng hoạt động ổn định và chính xác trong việc bám theo đường line. Việc sử dụng công nghệ xử lý ảnh đã giúp robot có khả năng nhận diện đường đi một cách hiệu quả. Điều này chứng tỏ rằng việc kết hợp giữa cảm biến hình ảnh và vi điều khiển là một hướng đi đúng đắn trong việc phát triển robot tự động.

3.2 Hướng phát triển trong tương lai

Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc mở rộng khả năng nhận diện đối tượng, cải thiện thuật toán điều khiển và ứng dụng robot trong các lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, dịch vụ và giáo dục. Việc nghiên cứu thêm về công nghệ nhận diện hình ảnh và robot thông minh sẽ giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của robot trong thực tế.