Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài. Chúng ta đang sống trong thời hiện đại với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, ô tô không chỉ là phương tiện di chuyển phổ biến mà còn là biểu tượng của sự tiện nghi và tiên tiến. Xu hướng trong tương lai dường như đặt ra yêu cầu cao hơn về tính thông minh và khả năng tự hành của xe.
Trong bối cảnh đó, công nghệ đỗ xe tự động là một công nghệ hiện đại để có thể đáp ứng nhu cầu của người lái. Hệ thống đỗ xe tự động không chỉ là một đột phá trong lĩnh vực ô tô, mà còn là một trải nghiệm an toàn và thoải mái cho tài xế. Việc sử dụng cảm biến và camera để quét môi trường xung quanh và xác định chính xác vị trí bãi đỗ trống và thu thập thông tin chi tiết không gian và kích thước của nó. Phần mềm được lập trình để điều khiển sau đó tiến hành tính toán và điều chỉnh các thao tác lái xe, bao gồm quay lái, di chuyển và phanh, để đưa xe vào vị trí đỗ một cách chính xác.
Lợi ích của hệ thống này không chỉ là sự tiện lợi trong việc đỗ xe, mà còn là sự giảm bớt căng thẳng và áp lực cho người lái. Đặc biệt, trong những tình huống đỗ xe khó khăn và không gian hẹp, nó giúp tối ưu hóa thời gian và công sức. Sự tiên tiến của công nghệ ô tô hiện đại không chỉ thể hiện ở khả năng tự động hóa mà còn ở khả năng tạo ra một trải nghiệm lái xe an toàn và hiện đại. Hệ thống đỗ xe tự động không chỉ giúp giảm nguy cơ va chạm không mong muốn mà còn đóng vai trò như một trợ lý đắc lực cho những tài xế mới thiếu kinh nghiệm.
Việc tự động hóa các thao tác lái xe giúp cho các tài xế dễ dàng hơn trong việc thích nghi với môi trường đô thị, đồng thời giảm áp lực và lo lắng trong quá trình đỗ xe. Điều này tạo ra một môi trường lái xe thoải mái và an toàn hơn, hỗ trợ các tài xế mới sang lái xe một cách tự tin và hiệu quả hơn. Chính nhờ những điều trên mà nhóm chúng em quyết định thực hiện nghiên cứu “Hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động”. Mục đích nghiên cứu đề tài.
- Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động. 1 - Tính toán được các số liệu như: bán kính quay vòng, góc đánh lái. - Tính toán nghiên cứu quỹ đạo di chuyển của xe. - Sử dụng Matlab để tính toán các dữ liệu cần từ các công thức đã nghiên cứu.
- Tạo mô hình xe điều khiển bằng Arduino để thực hiện quá trình đỗ xe tự động. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Tính đến thời điểm hiện tại, lĩnh vực hệ thống đỗ xe tự động được rất nhiều sự quan tâm và đầu tư nghiên cứu đồ từ nhiều quốc gia. Các quốc gia như Trung Quốc, Hoa Kỳ, Châu Âu, Nhật Bản và Hàn Quốc đều đang tích cực tham gia vào nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này.
Ở Trung Quốc, công nghệ lái xe tự động và hệ thống đỗ xe tự động đang được các công ty công nghệ lớn như Baidu và Huawei đặt ưu tiên phát triển. Tại Hoa Kỳ, các công ty ô tô như Tesla, Waymo và General Motors đang dẫn đầu trong việc nghiên cứu và triển khai các giải pháp hệ thống đỗ xe tự động. Châu Âu tập trung vào tích hợp hệ thống đỗ xe tự động với các phương tiện giao thông công cộng để tối ưu hóa di chuyển trong thành phố. Nhật Bản và Hàn Quốc cũng tích cực tham gia nghiên cứu và triển khai hệ thống đỗ xe tự động để cải thiện giao thông đô thị và tăng tính hiệu quả của các phương tiện di chuyển.
Xu hướng chung bao gồm sự tích hợp trí tuệ nhân tạo, mạng kết nối 5G và sự phát triển của xe tự động vào hệ thống đỗ xe. Tuy nhiên, các thách thức về bảo mật và quản lý giao thông vẫn là những điều cần được giải quyết khi triển khai hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động trong các thành phố đông đúc. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.
Đề tài: “Nghiên cứu và tính toán hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động” được nghiên cứu với đối tượng là các dòng xe Sedan va SUV. Phạm vi nghiên cứu. - Tính toán quỹ đạo đi của xe theo phương pháp hình học. 2 - Tính toán các giá trị trên Matlap.
- Xây dựng mô hình xe mô phỏng quá trình đỗ xe. - Đánh giá các kết quả của quá trình chạy thử nghiệm để đưa ra hướng hoàn thiện đề tài. Phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu các tài liệu về hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động.
- Xem xét các bài báo, nghiên cứu, và tài liệu liên quan đến hệ thống đỗ xe tự động để hiểu về tiến triển và thách thức hiện tại. - Nghiên cứu về các công nghệ và cảm biến được sử dụng trong hệ thống hỗ trợ đỗ xe thông minh. - Phương pháp phân tích mô hình động học. - Phương pháp hình học.
- Phương pháp phân tích tính toán (tính toán các thông số của mô hình như: góc đánh lái, bán kính quay vòng). - Mô phỏng đánh giá (chạy mô phỏng các số liệu đã tính toán kết hợp so sánh với các kết quả tính toán trên cơ sở lý thuyết để đánh giá và đưa ra kết luận hướng cải tiến). - Chạy thử nghiệm trên mô hình (quá trình đỗ xe tự động). - So sánh kết quả tính toán với chạy thực nghiệm: So sánh kết quả chạy thực nghiệm với kết quả tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết để đánh giá độ chính xác và hiệu suất của mô hình.
- Đánh giá và hướng cải tiến: Đánh giá sự tương đồng và khác biệt giữa kết quả mô phỏng và tính toán. Đề xuất hướng cải tiến cho hệ thống dựa trên kết quả, có thể là sửa đổi mô hình hoặc cập nhật phần mềm. Nội dung thực hiện. - Tìm hiểu, nghiên cứu các số liệu ban đầu và cơ sở lý thuyết về hệ thống đỗ xe tự động.
3 - Tính toán góc đánh lái, bán kính quay vòng. - Tính toán quỹ đạo xe di chuyển. - Sử dụng Matlab để tính toán các dữ liệu từ các công thức đã nghiên cứu và chạy thử mô phỏng. - Chạy mô hình xe sử dụng Arduino để điều khiển.
- So sánh các kết quả tính toán so với kết quả khi chạy thực tế trên mô hình để đánh giá mức độ hoàn thiện và đưa ra hướng cải tiến cho đề tài. Kế hoạch thực hiện đồ án Bảng 1. Kế hoạch thực hiện đồ án. Thời gian Nội dung thực hiện - Nhận đề tài: “Nghiên cứu và tính toán hệ thống hỗ trợ đỗ xe 28/09/2023 tự động”.
- Tìm, đọc hiểu tài liệu lý thuyết bán kính quay vòng. 01/10/2023 - - Tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu về hệ thống hỗ trợ đỗ xe 20/10/2023 tự động. - Tìm thông số cần thiết của mô hình. 21/10/2023 - - Tính toán các số liệu.
15/11/2023 - Tính toán và nghiên cứu công thức tính quỹ đạo xe di chuyển. 16/11/2023 - - Tính toán các thông số dựa trên công thức đã nghiên cứu 30/11/2023 trên Matlab. 1/12/2023 - - Xây dựng mô hình xe để mô phỏng thực hiện quá trình đỗ 25/12/2023 xe. 26/12/2023 - - Hoàn thiện tính toán.
30/12/2024 - Tổng hợp lý thuyết và hoàn thành file Word. 4 31/12/2023 - - Thiết kế Powerpoint, tổng hợp nội dung. 7/01/2024 8/01/24 - - Chỉnh sửa, nghiên cứu lại kiến thức và luyện tập thuyết 13/01/24 trình. 5 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Mô hình động học của xe. Trong quá trình phát triển hệ thống đỗ xe tự động cho phương tiện không người lái, việc nghiên cứu mô hình động học của xe đặt ra một tầm quan trọng, đặc biệt là khi xe di chuyển ở tốc độ thấp. Trong các tình huống như vậy, tác động của trượt bên của lốp trở nên không đáng kể, cho phép chúng ta đơn giản hóa biểu diễn chuyển động của xe như là một thân xe cứng. Điều này dẫn đến sự chú trọng chủ yếu vào động học, tức là hình học của chuyển động.
Một phần quan trọng của quá trình này là bộ điều khiển theo dõi đường. Được thiết kế dựa trên mô hình động học của xe [3], bộ điều khiển này sử dụng tọa độ trung tâm của trục sau của xe để xác định hướng di chuyển và hành vi đỗ xe. Mô hình động học của xe. Các phương trình động học bao gồm: 𝑥̇ = 𝑣𝑟.
tan(𝛿) (3) 𝑙 6 Trong đó: 𝑥̇ là vận tốc của xe theo trục x 𝑦̇ là vận tốc của xe theo trục y 𝑣𝑟 là tốc độ ở giữa cầu sau 𝑙 là chiều dài cơ sở của xe 𝛿 là góc đánh lái của bánh xe phía trước ∅ là góc hướng của xe ∅̇ là tốc độ góc quay thân xe Phương trình (1) là phương trình chuyển động ngang: Xét chuyển động ngang của xe, nơi mà tốc độ của trục sau và góc hướng của xe có vai trò xác định vận tốc theo hướng ngang. Phương trình (2) là phương trình chuyển động dọc: Đối với chuyển động dọc, các yếu tố tương tự như tốc độ trục sau và góc hướng xe lại được sử dụng để xác định vận tốc theo hướng dọc. Phương trình (3) là phương trình vận tốc xoay: Đây là tốc độ thay đổi hướng của xe, phụ thuộc vào góc bánh xe phía trước và khoảng cách giữa hai trục xe. Các phương trình này giúp xác định cách xe di chuyển và xoay hướng trong quá trình đỗ.
Sự chú trọng vào mô hình động học không chỉ giúp loại bỏ sự phức tạp liên quan đến mô hình động lực học, mà còn hỗ trợ quá trình lập trình và triển khai hệ thống đỗ xe tự động. Trong môi trường đỗ xe, nơi mà kiểm soát chính xác vị trí và hướng của xe đặc biệt quan trọng, mô hình động học cung cấp một cách tiếp cận linh hoạt và hiệu quả. Điều này là kết quả của việc tránh sự phức tạp không cần thiết liên quan đến động lực học, thích hợp cho các tình huống di chuyển ở tốc độ thấp như đỗ xe. Như vậy, mô hình động học trở thành công cụ hữu ích để phát triển hệ thống đỗ xe tự động trong bối cảnh xe không người lái ngày nay.
Bán kính quay vòng của xe [1]. Bán kính quay vòng của xe. Trong mô hình động học của xe ô tô, bán kính quay vòng (R) đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng quay của xe.