Robot Di Động Hai Bánh: Điều Khiển và Lập Bản Đồ Hiệu Quả

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ROBOT TỰ HÀNH

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.3. NHIỆM VỤ VÀ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN

1.4. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.4.1. Phạm vi nghiên cứu

1.4.2. Đối tượng nghiên cứu

1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.6. BỐ CỤC QUYỂN BÁO CÁO

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. TỔNG QUAN VỀ ROS

2.1.1. Giới thiệu về ROS

2.1.2. Cấu trúc mô hình ROS

2.2. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ LẬP BẢN ĐỒ ĐỒNG THỜI (SLAM)

2.2.1. Tổng quan về SLAM

2.2.2. SLAM dựa trên tín hiệu cảm biến LiDAR

2.4. TRUYỀN THÔNG UART

2.6. BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

2.6.1. Tổng quan về bộ điều khiển PID

2.6.2. Lý thuyết giải thuật PID

2.8. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT HAI BÁNH LÁI VI SAI

2.8.1. Động học thuận hệ robot di động hai bánh lái vi sai

2.8.2. Động lực nghịch hệ robot di động hai bánh lái vi sai

2.8.1.1. Giới thiệu về Encoder

2.8.1.2. Phân loại Encoder

2.8.1.3. Nguyên lý hoạt động và Ứng dụng của Encoder

3. CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN

3.1. PHẦN CỨNG HỆ THỐNG

3.1.1. Sơ đồ khối mô tả hệ thống

3.1.2. Thiết kế khung của robot di động

3.1.3. Linh kiện điện tử của hệ thống

3.2. THIẾT KẾ PHẦN MỀM

3.2.1. Tổng quan hệ thống

3.2.2. Giao tiếp và điều khiển tốc độ động cơ giữa Raspberry và Arduino

3.2.3. Lập bản đồ sử dụng HectorSLAM

4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ

4.1. KẾT QUẢ MÔ HÌNH ROBOT DI ĐỘNG

4.2. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ

4.2.1. Tính toán hệ trục Odometry

4.2.2. Quá trình tạo bản đồ của robot

4.2.3. So sánh độ chính xác giữa bản đồ thực tế và bản đồ robot lập nên

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Robot Di Động Hai Bánh và Lập Bản Đồ

Robot di động hai bánh là một trong những công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực tự động hóa. Chúng có khả năng di chuyển linh hoạt và thực hiện các nhiệm vụ phức tạp trong môi trường không gian hạn chế. Việc lập bản đồ cho robot này không chỉ giúp xác định vị trí mà còn tạo ra các bản đồ chi tiết cho môi trường xung quanh. Sự phát triển của công nghệ cảm biến và thuật toán lập bản đồ đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc ứng dụng robot trong đời sống hàng ngày.

1.1. Công Nghệ Robot Di Động Hai Bánh Hiện Nay

Robot di động hai bánh hiện nay được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến như cảm biến LiDAR và hệ thống điều khiển thông minh. Những công nghệ này giúp robot có khả năng tự hành và lập bản đồ một cách hiệu quả.

1.2. Lợi Ích Của Việc Lập Bản Đồ Cho Robot

Lập bản đồ cho robot di động hai bánh giúp cải thiện khả năng định vị và di chuyển trong không gian phức tạp. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất làm việc mà còn giảm thiểu rủi ro va chạm với các vật cản.

II. Thách Thức Trong Việc Điều Khiển Robot Di Động Hai Bánh

Mặc dù robot di động hai bánh mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc điều khiển chúng trong môi trường thực tế vẫn gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như độ chính xác của cảm biến, sự thay đổi của môi trường và khả năng xử lý dữ liệu đều ảnh hưởng đến hiệu suất của robot. Việc phát triển các thuật toán điều khiển hiệu quả là rất cần thiết để giải quyết những vấn đề này.

2.1. Độ Chính Xác Của Cảm Biến Robot

Độ chính xác của cảm biến là yếu tố quyết định trong việc lập bản đồ và điều khiển robot. Các cảm biến như LiDAR cần được hiệu chỉnh thường xuyên để đảm bảo dữ liệu thu thập được là chính xác.

2.2. Ảnh Hưởng Của Môi Trường Đến Robot

Môi trường xung quanh có thể thay đổi nhanh chóng, ảnh hưởng đến khả năng di chuyển và lập bản đồ của robot. Việc phát triển các thuật toán thích ứng với môi trường là rất quan trọng.

III. Phương Pháp Điều Khiển Robot Di Động Hai Bánh Hiệu Quả

Để điều khiển robot di động hai bánh một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến. Các thuật toán như PID, SLAM và các phương pháp học máy có thể được sử dụng để tối ưu hóa quá trình điều khiển và lập bản đồ.

3.1. Thuật Toán PID Trong Điều Khiển Robot

Thuật toán PID giúp điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của robot một cách chính xác. Việc áp dụng PID trong robot di động hai bánh giúp cải thiện khả năng phản ứng với các thay đổi trong môi trường.

3.2. SLAM Định Vị và Lập Bản Đồ Đồng Thời

SLAM là một trong những thuật toán quan trọng giúp robot vừa định vị vừa lập bản đồ. Việc áp dụng SLAM giúp robot di động hai bánh có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường chưa xác định.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Robot Di Động Hai Bánh

Robot di động hai bánh đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y tế và dịch vụ. Chúng không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí mà còn nâng cao hiệu quả công việc. Các ứng dụng thực tiễn này chứng minh được giá trị của robot trong cuộc sống hàng ngày.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Công Nghiệp

Trong ngành công nghiệp, robot di động hai bánh được sử dụng để vận chuyển hàng hóa và thực hiện các nhiệm vụ tự động hóa. Điều này giúp giảm thiểu sức lao động và tăng năng suất.

4.2. Ứng Dụng Trong Y Tế

Robot di động hai bánh đã được triển khai trong các bệnh viện để vận chuyển thuốc và thực phẩm, giúp giảm thiểu tiếp xúc giữa nhân viên y tế và bệnh nhân.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Robot Di Động Hai Bánh

Robot di động hai bánh đang ngày càng trở nên phổ biến và có tiềm năng lớn trong tương lai. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, khả năng ứng dụng của chúng sẽ ngày càng mở rộng. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và khả năng tự hành của robot.

5.1. Tương Lai Của Robot Di Động

Tương lai của robot di động hai bánh hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến về công nghệ và ứng dụng. Các nghiên cứu mới sẽ giúp nâng cao khả năng tự hành và lập bản đồ của robot.

5.2. Vai Trò Của Robot Trong Cuộc Sống

Robot di động hai bánh sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và nâng cao hiệu quả công việc trong nhiều lĩnh vực.

Điều Khiển và Lập Bản Đồ Cho Robot Di Động Hai Bánh