I. Giới thiệu
Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển, việc ứng dụng robot di động vào đời sống trở nên cần thiết. Dự án 'Thiết kế robot di động ba bánh có rơ moóc' được thực hiện nhằm mục đích phát triển một mô hình robot ba bánh có khả năng tự hành. Mô hình này không chỉ thể hiện đam mê của nhóm sinh viên mà còn đáp ứng yêu cầu học tập. Dự án được chia thành hai module chính: mô hình toán học của robot di động và mô phỏng robot phát hiện đường. Mô hình toán học giúp xác định các biến điều khiển và biến quá trình, từ đó thiết kế hệ thống điều khiển cho robot tự hành.
1.1. Mục tiêu dự án
Mục tiêu chính của dự án là thiết kế và mô phỏng một robot di động có khả năng di chuyển tự động và phát hiện đường. Nhóm đã sử dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng và kiểm tra độ chính xác của mô hình. Việc này không chỉ giúp nhóm hiểu rõ hơn về các khái niệm lý thuyết mà còn tạo ra một sản phẩm thực tiễn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
II. Mô hình toán học và mô phỏng
Mô hình toán học của robot ba bánh được xây dựng dựa trên các công thức kinematics. Các mô hình này bao gồm kinematics nội bộ và kinematics bên ngoài, giúp xác định vị trí và hướng của robot di động. Việc hiểu rõ các mô hình này là rất quan trọng để thiết kế hệ thống điều khiển hiệu quả. Nhóm đã thực hiện mô phỏng để so sánh quỹ đạo thực tế với quỹ đạo tham chiếu, từ đó điều chỉnh các tham số điều khiển cho phù hợp.
2.1. Các loại mô hình kinematics
Có nhiều loại mô hình kinematics khác nhau, bao gồm kinematics trực tiếp và kinematics ngược. Mô hình kinematics trực tiếp mô tả trạng thái của robot dựa trên tốc độ bánh xe, trong khi kinematics ngược cho phép lập kế hoạch chuyển động. Việc áp dụng các mô hình này giúp nhóm có cái nhìn tổng quan về cách thức hoạt động của robot di động và các ràng buộc chuyển động mà nó phải tuân theo.
III. Thiết kế hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển cho robot di động được thiết kế dựa trên PID controller. Nhóm đã phát triển một mô hình điều khiển để theo dõi quỹ đạo đã được lập trình trước. Việc sử dụng PID controller giúp điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của robot ba bánh một cách chính xác. Các tham số của controller được điều chỉnh thông qua phương pháp thử nghiệm và sai sót để đạt được hiệu suất tối ưu.
3.1. Nguyên lý hoạt động của PID controller
PID controller hoạt động dựa trên ba thành phần: tỷ lệ (P), tích phân (I) và vi phân (D). Trong dự án này, nhóm đã quyết định sử dụng PD controller để giảm thiểu độ trễ và tăng cường độ ổn định cho hệ thống. Việc điều chỉnh các tham số này là rất quan trọng để đảm bảo robot tự hành có thể theo dõi quỹ đạo một cách chính xác và hiệu quả.
IV. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Kết quả của dự án cho thấy mô hình robot di động hoạt động hiệu quả trong việc theo dõi quỹ đạo. Các mô phỏng cho thấy độ chính xác cao trong việc phát hiện đường và điều khiển di chuyển. Mô hình này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giao thông, y tế và quân sự. Việc phát triển robot thông minh không chỉ giúp nâng cao hiệu suất công việc mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ.
4.1. Tính khả thi và triển vọng
Dự án 'Thiết kế robot di động ba bánh có rơ moóc' không chỉ là một sản phẩm học thuật mà còn có tính khả thi cao trong thực tiễn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, mô hình này có thể được cải tiến và mở rộng để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau. Việc ứng dụng công nghệ robot trong đời sống hàng ngày sẽ góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và hiệu quả công việc.
