Thiết Kế và Chế Tạo Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D

LỜI CẢM ƠN

LỜI NÓI ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT DI ĐỘNG

1.1. Tổng quan về Robot di động

1.2. Khái niệm chung về Robot

1.3. Khái niệm và lịch sử phát triển của robot di động

1.4. Phân loại robot di động

1.5. Ứng dụng robot di động

1.6. Đối tượng nghiên cứu

1.7. Mục tiêu nghiên cứu

1.8. Phương pháp thực hiện

1.8.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

1.8.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

1.9. Dự kiến kết quả đạt được

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ROBOT DI ĐỘNG DẠNG VI SAI

2.1. Phương pháp dẫn động

2.2. Mô hình hóa hệ thống

2.2.1. Mô hình động học thuận robot di động

2.2.2. Mô hình động học ngược robot di động

2.2.3. Mô hình động lực học robot di động

2.3. Hệ thống điều khiển

2.3.1. Máy tính nhúng

2.3.2. Vi điều khiển

2.3.3. Hệ điều hành robot

2.3.4. Hệ thống cảm biến và camera 3D

2.3.4.1. Khái niệm cơ bản về ảnh

2.3.4.2. Quá trình xử lí ảnh

2.3.4.3. Cơ sở lý thuyết về YOLOv8

2.4. Phương pháp quét bản đồ bằng SLAM

2.4.1. Định vị robot

2.4.2. Hoạch định đường đi sử dụng Dijkstra

2.5. Thuật toán Dynamic Window Approach cho điều khiển bám quỹ đạo

2.6. Thuật toán tránh vật cản xuất hiện ngẫu nhiên

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. Yêu cầu của hệ thống robot

3.2. Thiết kế hệ thống cơ khí

3.2.1. Thiết kế module di chuyển

3.2.2. Tính chọn động cơ

3.2.3. Thiết kế cụm đế

3.3. Thiết kế hệ thống điều khiển

3.3.1. Sơ đồ tổng thể hệ thống

3.3.2. Thiết kế, lựa chọn hệ thống điều khiển

3.3.3. Thiết kế chương trình điều khiển

3.4. Xây dựng bản đồ dựa trên Hector SLAM

3.4.1. Nguyên lý hoạt động của Lidar

3.4.2. Lập bản đồ môi trường

3.4.3. Thuật toán vẽ bản đồ Hector SLAM

3.4.4. Điều hướng robot

3.4.5. Nhận dạng và tính toán khoảng cách vật thể

3.4.5.1. Công cụ sử dụng

3.4.5.2. Nhận dạng và tính toán khoảng cách

3.4.5.3. Kết quả mô phỏng

4. CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

4.1. Chế tạo mô hình cơ khí

4.2. Chế tạo mô hình hệ thống điều khiển

4.2.1. Thi công hệ thống điều khiển

4.2.2. Xây dựng chương trình giao tiếp giữa STM32 với ROS

4.2.3. Thu thập dữ liệu từ lidar

4.3. Thử nghiệm và đánh giá hoạt động của hệ thống

4.3.1. Kết quả thực nghiệm

4.3.2. Kết quả đạt được

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D

Robot di động tích hợp camera 3D đang trở thành một xu hướng quan trọng trong lĩnh vực công nghệ hiện đại. Những robot này không chỉ có khả năng di chuyển tự động mà còn có thể thu thập và xử lý hình ảnh 3D, mở ra nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như công nghiệp, y tế và nghiên cứu. Việc thiết kế và chế tạo những robot này đòi hỏi sự kết hợp giữa nhiều công nghệ khác nhau, từ cơ khí đến điện tử và phần mềm.

1.1. Khái Niệm Về Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D

Robot di động tích hợp camera 3D là những thiết bị có khả năng tự động di chuyển và thu thập hình ảnh 3D. Chúng sử dụng các cảm biến và camera để nhận diện môi trường xung quanh, từ đó thực hiện các nhiệm vụ như lập bản đồ và điều hướng.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Robot Di Động

Lịch sử phát triển robot di động bắt đầu từ những năm 1940 với những thiết bị đơn giản. Qua thời gian, công nghệ đã tiến bộ đáng kể, cho phép robot di động ngày nay có khả năng tự hành và tương tác với môi trường phức tạp.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D

Thiết kế robot di động tích hợp camera 3D gặp phải nhiều thách thức, từ việc lựa chọn linh kiện đến việc lập trình hệ thống điều khiển. Những thách thức này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của robot mà còn đến khả năng hoạt động trong môi trường thực tế.

2.1. Vấn Đề Về Cảm Biến và Camera

Việc lựa chọn cảm biến và camera phù hợp là rất quan trọng. Các cảm biến cần phải có độ chính xác cao để đảm bảo robot có thể nhận diện và xử lý hình ảnh 3D một cách hiệu quả.

2.2. Thách Thức Trong Lập Trình Hệ Thống Điều Khiển

Lập trình hệ thống điều khiển cho robot di động tích hợp camera 3D là một thách thức lớn. Cần phải đảm bảo rằng robot có thể xử lý thông tin từ camera và cảm biến một cách nhanh chóng và chính xác.

III. Phương Pháp Thiết Kế Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D

Để thiết kế robot di động tích hợp camera 3D, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Các bước thiết kế bao gồm việc xác định yêu cầu, lựa chọn linh kiện, và lập trình hệ thống điều khiển.

3.1. Xác Định Yêu Cầu Thiết Kế

Xác định yêu cầu thiết kế là bước đầu tiên và quan trọng nhất. Cần phải hiểu rõ mục đích sử dụng của robot để có thể lựa chọn linh kiện và công nghệ phù hợp.

3.2. Lựa Chọn Linh Kiện và Công Nghệ

Lựa chọn linh kiện và công nghệ là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế. Các linh kiện cần phải đảm bảo tính tương thích và hiệu suất cao để robot hoạt động hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D

Robot di động tích hợp camera 3D có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau. Chúng có thể được sử dụng trong sản xuất, y tế, và nghiên cứu khoa học, mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Sản Xuất

Trong ngành sản xuất, robot di động tích hợp camera 3D có thể được sử dụng để tự động hóa quy trình sản xuất, từ việc kiểm tra chất lượng đến vận chuyển hàng hóa.

4.2. Ứng Dụng Trong Y Tế

Trong lĩnh vực y tế, robot di động có thể hỗ trợ trong việc vận chuyển thuốc và thiết bị y tế, cũng như hỗ trợ bác sĩ trong các ca phẫu thuật.

V. Kết Luận Về Thiết Kế Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D

Thiết kế và chế tạo robot di động tích hợp camera 3D là một lĩnh vực đầy tiềm năng và thách thức. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, tương lai của robot di động hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng mới và cải tiến đáng kể.

5.1. Tương Lai Của Robot Di Động

Tương lai của robot di động tích hợp camera 3D rất hứa hẹn. Công nghệ sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong đời sống và công nghiệp.

5.2. Những Xu Hướng Mới Trong Thiết Kế Robot

Các xu hướng mới trong thiết kế robot di động bao gồm việc sử dụng trí tuệ nhân tạo và học máy để cải thiện khả năng tự hành và nhận diện môi trường.

Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế và Chế Tạo Robot Di Động Tích Hợp Camera 3D