Thiết Kế và Thi Công Hệ Thống Điều Khiển Xe Lăn Điện Bằng Cử Chỉ Tay Sử Dụng Thông Minh Nhân Tạo

• Tác giả: Mai Thành Gió
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thanh Hải
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Xe Lăn Điện Bằng Cử Chỉ Tay Sử Dụng AI
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu để tài
• 1.2. Giới hạn đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Bố cục
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
• 2.1. Các mô hình, hệ thống điều khiển
• 2.2. Hệ thống điều khiển xe lăn điện sử dụng cảm biến gia tốc
• 2.3. Hệ thống xe lăn tự định vị và đến đích dựa vào bản đồ 2D
• 2.4. Hệ thống điều khiển xe lăn điện thông qua tín hiệu điện não và camera
• 2.5. Hệ thống xe lăn tự hành dùng camera 3D
• 2.6. Hệ thống điều khiển xe lăn điện và giao tiếp theo hướng nhìn của mắt
• 2.7. Mô hình thùng rác di chuyển theo cử chỉ tay
• 2.8. Mô hình điều khiển thiết bị bằng cử chỉ tay
• 2.9. Một số mô hình nhận dạng cử chỉ tay
• 2.9.1. Nhận dạng cử chỉ tay dùng mô hình mạng nơron tích chập
• 2.9.2. Nhận dạng cử chỉ tay dùng phương pháp HMM
• 2.9.3. Nhận dạng cử chỉ tay cho người khiếm thính dùng mô hình mạng học sâu YOLO
• 2.9.4. Nhận dạng cử chỉ tay cho ngôn ngữ kí hiệu bằng mạng nơron
• 2.10. Ứng dụng mô hình nhận dạng đối tượng với giải pháp suy luận vào nhận dạng cử chỉ tay
• 2.10.1. Giải pháp suy luận
• 2.10.2. Mô hình nhận dạng đối tượng
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Tính toán và thiết kế hệ thống
• 3.2. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
• 3.3. Tính toán và thiết kế sơ đồ mạch
• 3.4. Thiết kế mô hình nhận diện cử chỉ tay dùng mô hình mạng YOLO
• 3.5. Thiết kế giao diện ứng dụng
• 3.6. Thiết kế phần mềm
• 3.7. Lưu đồ giải thuật chương trình chính
• 3.8. Lưu đồ chương trình con nhận dạng cử chỉ tay
• 3.9. Lưu đồ chương trình điều khiển xe
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Hoàn thiện kết nối phần cứng hệ thống
• 4.2. Thi công phần mềm
• 4.3. Huấn luyện mô hình trên Google Colab
• 4.4. Thiết kế giao diện
• 4.5. Hướng dẫn sử dụng thiết bị
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Kết quả thực hiện
• 5.2. Kết quả thi công phần cứng hệ thống
• 5.3. Kết quả thiết kế giao diện
• 5.4. Kết quả mô hình nhận diện cử chỉ tay
• 5.5. Kết quả điều khiển xe lăn
• 5.6. Nhận xét, đánh giá
• 5.7. Dự toán đề tài
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống điều khiển xe lăn điện bằng cử chỉ tay

Hệ thống điều khiển xe lăn điện bằng cử chỉ tay sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành một giải pháp tiên tiến cho người khuyết tật. Công nghệ này không chỉ giúp cải thiện khả năng di chuyển mà còn mang lại sự độc lập cho người sử dụng. Việc áp dụng AI trong thiết kế hệ thống này mở ra nhiều cơ hội mới cho việc hỗ trợ người khuyết tật trong cuộc sống hàng ngày.

1.1. Giới thiệu về hệ thống điều khiển xe lăn điện

Hệ thống điều khiển xe lăn điện sử dụng cử chỉ tay cho phép người dùng điều khiển xe một cách dễ dàng và thuận tiện. Công nghệ này sử dụng cảm biến và camera để nhận diện cử chỉ tay, từ đó chuyển đổi thành lệnh điều khiển cho xe lăn.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng AI trong điều khiển xe lăn

Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác của hệ thống. Hệ thống có khả năng học hỏi và thích nghi với cử chỉ tay của từng người dùng, tạo ra trải nghiệm cá nhân hóa.

II. Thách thức trong thiết kế hệ thống điều khiển xe lăn điện

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế hệ thống điều khiển xe lăn điện bằng cử chỉ tay cũng gặp phải một số thách thức. Đảm bảo độ chính xác trong việc nhận diện cử chỉ tay là một trong những vấn đề quan trọng nhất.

2.1. Độ chính xác trong nhận diện cử chỉ tay

Hệ thống cần phải đảm bảo rằng cử chỉ tay được nhận diện một cách chính xác và nhanh chóng. Điều này đòi hỏi việc sử dụng các thuật toán mạnh mẽ và cảm biến chất lượng cao.

2.2. Tình huống không mong muốn trong điều khiển

Cần có các phương tiện dự phòng để xử lý các tình huống không mong muốn, như khi cử chỉ tay không được nhận diện hoặc khi có vật cản bất ngờ.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển xe lăn điện

Để thiết kế hệ thống điều khiển xe lăn điện bằng cử chỉ tay, cần thực hiện một số bước quan trọng từ việc thu thập dữ liệu đến việc phát triển phần mềm điều khiển.

3.1. Thu thập và xử lý dữ liệu cử chỉ tay

Dữ liệu cử chỉ tay được thu thập từ webcam và xử lý bằng các thuật toán nhận diện hình ảnh như YOLOv8. Quá trình này giúp xác định các cử chỉ tay cần thiết để điều khiển xe.

3.2. Phát triển phần mềm điều khiển

Phần mềm điều khiển được phát triển để nhận diện cử chỉ tay và gửi lệnh điều khiển đến hệ thống xe lăn. Việc này bao gồm việc lập trình Arduino và kết nối với các thiết bị ngoại vi.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển xe lăn điện

Hệ thống điều khiển xe lăn điện bằng cử chỉ tay đã được thử nghiệm và cho thấy hiệu quả trong việc hỗ trợ người khuyết tật. Các ứng dụng thực tiễn của hệ thống này rất đa dạng.

4.1. Kết quả thử nghiệm hệ thống

Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống có khả năng nhận diện cử chỉ tay với độ chính xác cao, giúp người dùng điều khiển xe lăn một cách dễ dàng và hiệu quả.

4.2. Tương lai của hệ thống điều khiển xe lăn

Hệ thống có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai, với khả năng tích hợp thêm nhiều tính năng thông minh khác, như tự động tránh vật cản và định vị GPS.

V. Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Việc thiết kế hệ thống điều khiển xe lăn điện bằng cử chỉ tay sử dụng AI không chỉ mang lại lợi ích cho người khuyết tật mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực công nghệ hỗ trợ. Hướng phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác và tính năng của hệ thống.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc áp dụng AI trong điều khiển xe lăn điện mang lại nhiều lợi ích, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho người khuyết tật.

5.2. Định hướng phát triển công nghệ

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu suất và tính năng của hệ thống, từ đó đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng.