Nghiên Cứu và Thiết Kế Mô Hình Xe Tự Hành Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.3. Mục tiêu đề tài

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Đối tượng nghiên cứu

1.6. Giới hạn của đề tài

1.7. Bố cục của đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Khái quát về xe tự hành

2.2. Ngôn ngữ lập trình Python

2.3. Biến đổi phối cảnh (Perspective Transformation)

2.4. Không gian màu xám (Gray Scale)

2.5. Làm mờ ảnh Gaussian Blur

2.6. Phát hiện cạnh Canny (Canny Edge Detection)

2.7. Giao tiếp SPI

2.8. Bộ điều khiển PID

2.9. Thành phần phần cứng

2.9.1. Máy tính Raspberry Pi 4 Model B

2.9.2. Board Arduino Nano

2.9.3. Các linh kiện điện tử

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH

3.1. Cấu trúc lắp đặt phần cứng

3.2. Hệ thống điều khiển xe

3.2.1. Máy tính Raspberry Pi

3.2.2. Camera và màn hình hiển thị LCD

3.2.3. Thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ DC và góc quay của động cơ Servo

3.2.4. Bố trí lắp đặt

3.2.5. Nguyên lý hoạt động

3.2.6. Lắp đặt khung xe, tầng đỡ linh kiện và giá đỡ Camera

3.2.7. Hệ thống treo

3.2.8. Vi sai truyền động

3.2.9. Tầng linh kiện và giá đỡ Camera

3.2.10. Hoàn thiện mô hình xe

4. CHƯƠNG 4: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN XE TỰ HÀNH

4.1. Phần mềm và thư viện

4.2. Open CV Library

4.3. Giải thích thuật toán

4.4. Nhập thư viện

4.5. Thiết lập giao tiếp SPI

4.6. Thiết lập camera

4.7. Thuật toán phát hiện làn đường

4.8. Biến đổi góc nhìn

4.9. Thuật toán tìm hai điểm

4.10. Tính toán độ lệch

4.11. Giải thuật điều khiển PID

4.11.1. Giải thích thuật toán điều khiển

4.11.2. Giải thích code

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

5.1. Thiết kế làn đường xe chạy

5.2. Kết quả thử nghiệm

5.3. Nhận diện làn đường

5.4. Điều chỉnh hệ số PID

5.5. Trường hợp đường thẳng

5.6. Trường hợp đường có góc cua bên trái

5.7. Trường hợp đường có góc cua bên phải

5.8. Nhận xét và đánh giá

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Hướng cải tiến

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Mô Hình Xe Tự Hành Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP

Nghiên cứu và thiết kế mô hình xe tự hành là một trong những lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành công nghệ ô tô. Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, việc áp dụng công nghệ mới vào giáo dục và nghiên cứu đã mở ra nhiều cơ hội cho sinh viên. Mô hình xe tự hành không chỉ giúp sinh viên thực hành kiến thức mà còn góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam.

1.1. Lý Do Chọn Đề Tài Nghiên Cứu Mô Hình Xe Tự Hành

Việc nghiên cứu mô hình xe tự hành giúp sinh viên hiểu rõ hơn về công nghệ hiện đại. Đề tài này không chỉ mang tính thực tiễn mà còn giúp sinh viên phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề trong môi trường thực tế.

1.2. Tình Hình Nghiên Cứu Xe Tự Hành Trong Nước

Tại Việt Nam, nhiều công ty và trường đại học đang tích cực nghiên cứu và phát triển công nghệ xe tự hành. Các cuộc thi và dự án nghiên cứu đã thúc đẩy sự sáng tạo và cải tiến trong lĩnh vực này.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Mô Hình Xe Tự Hành

Mặc dù có nhiều tiến bộ, nhưng việc phát triển mô hình xe tự hành vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như nhận diện làn đường, xử lý tình huống khẩn cấp và tích hợp công nghệ vẫn cần được giải quyết.

2.1. Vấn Đề Nhận Diện Làn Đường

Nhận diện làn đường là một trong những thách thức lớn nhất trong việc phát triển xe tự hành. Công nghệ hiện tại vẫn chưa hoàn hảo trong việc xử lý các tình huống phức tạp.

2.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới

Việc tích hợp các công nghệ mới như AI và cảm biến vào mô hình xe tự hành đòi hỏi sự nghiên cứu và phát triển liên tục. Điều này cần sự hợp tác giữa các chuyên gia và sinh viên.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Mô Hình Xe Tự Hành Hiệu Quả

Để phát triển mô hình xe tự hành, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng máy tính nhúng Raspberry Pi và ngôn ngữ lập trình Python là một trong những phương pháp hiệu quả.

3.1. Sử Dụng Raspberry Pi Trong Nghiên Cứu

Raspberry Pi là một công cụ mạnh mẽ cho việc phát triển mô hình xe tự hành. Nó cho phép xử lý tín hiệu từ camera và điều khiển các thiết bị ngoại vi một cách linh hoạt.

3.2. Ứng Dụng Ngôn Ngữ Lập Trình Python

Ngôn ngữ lập trình Python được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu xe tự hành nhờ vào thư viện OpenCV hỗ trợ xử lý ảnh và nhận diện đối tượng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Mô Hình Xe Tự Hành

Kết quả nghiên cứu mô hình xe tự hành tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã cho thấy những tiến bộ đáng kể trong việc nhận diện làn đường và điều khiển xe. Mô hình đã được thử nghiệm thành công trong nhiều điều kiện khác nhau.

4.1. Kết Quả Thử Nghiệm Nhận Diện Làn Đường

Mô hình xe tự hành đã có khả năng nhận diện làn đường với độ chính xác cao trong điều kiện ánh sáng khác nhau. Điều này cho thấy sự hiệu quả của các thuật toán xử lý ảnh đã được áp dụng.

4.2. Đánh Giá Hiệu Suất Hệ Thống

Hệ thống đã được đánh giá về hiệu suất hoạt động trong các tình huống thực tế. Kết quả cho thấy mô hình có khả năng xử lý tình huống khẩn cấp một cách nhanh chóng và hiệu quả.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Nghiên cứu mô hình xe tự hành tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã mở ra nhiều cơ hội cho sinh viên trong việc tiếp cận công nghệ mới. Hướng phát triển tương lai sẽ tập trung vào việc cải tiến khả năng nhận diện và tích hợp các công nghệ mới.

5.1. Hướng Cải Tiến Công Nghệ Nhận Diện

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các thuật toán nhận diện để nâng cao độ chính xác và khả năng xử lý tình huống phức tạp.

5.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới Vào Mô Hình

Việc tích hợp các công nghệ mới như cảm biến lidar và AI sẽ giúp mô hình xe tự hành hoạt động hiệu quả hơn trong tương lai.

Nghiên Cứu, Thiết Kế Mô Hình Xe Tự Hành Tại Khoa Cơ Khí Động Lực