Xây Dựng Robot Tự Hành Quét Bản Đồ Trong Nhà và Tránh Vật Cản

• Tác giả: Lê Chí Bảo
• Người hướng dẫn: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Xuân Bách
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ sư ngành Kỹ thuật Máy tính
• Đề tài: Xây Dựng Robot Tự Hành Quét Bản Đồ Trong Nhà và Tránh Vật Cản
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC
• 1.1. Mô hình xe tự hành của Công ty FPT Software
• 1.2. Mô hình xe tự hành trong nhà dùng stereo camera
• 1.3. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
• 1.4. Kết luận
• 1.5. So sánh những đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Tổng quan về ROS
• 2.2. Mô hình ROS
• 2.3. Tầng ROS Filesystem
• 2.4. Tầng ROS Computation graph
• 2.5. Tầng ROS Community
• 3. CHƯƠNG 3: HIỆN THỰC MÔ HÌNH ROBOT
• 3.1. Phân tích phần cứng, phần mềm hệ thống
• 3.2. Thiết kế khung xe
• 3.3. Board hệ thống
• 3.4. Máy tính nhúng đặt trên robot
• 3.5. Khối điều khiển
• 3.5.1. Lập trình bộ điều khiển PID
• 3.5.2. Xây dựng giải thuật chuyển động
• 3.5.3. Tính toán giá trị Odometry
• 3.6. Kết quả thử nghiệm sau khi hoàn thiện robot
• 3.6.1. Phòng lab FPT
• 3.6.2. Kết quả dựng bản đồ
• 3.6.3. Quá trình điều hướng
• 3.6.4. Kết quả so sánh
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Ưu - Nhược điểm khóa luận
• 4.2. Nhược điểm
• 4.3. Hướng phát triển
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN

I. Tổng Quan Về Xây Dựng Robot Tự Hành Quét Bản Đồ

Robot tự hành đang trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống hiện đại. Việc xây dựng robot tự hành quét bản đồ trong nhà không chỉ giúp tự động hóa các công việc mà còn nâng cao hiệu quả trong việc quản lý không gian sống. Công nghệ này sử dụng cảm biến LIDAR để quét và tạo ra bản đồ 2D, từ đó giúp robot di chuyển một cách thông minh và hiệu quả.

1.1. Lợi Ích Của Robot Tự Hành Trong Nhà

Robot tự hành mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm thời gian, giảm thiểu công sức cho con người và nâng cao độ chính xác trong việc quét bản đồ. Việc sử dụng công nghệ này giúp cải thiện chất lượng cuộc sống và tạo ra môi trường sống thông minh hơn.

1.2. Công Nghệ LIDAR Trong Robot Tự Hành

Cảm biến LIDAR là công nghệ chủ chốt trong việc quét bản đồ. Nó cho phép robot xác định khoảng cách đến các vật thể xung quanh, từ đó tạo ra bản đồ chính xác và chi tiết. Công nghệ này giúp robot hoạt động hiệu quả hơn trong môi trường phức tạp.

II. Thách Thức Trong Việc Xây Dựng Robot Tự Hành

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc xây dựng robot tự hành quét bản đồ cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác của cảm biến, khả năng tránh vật cản và điều hướng trong không gian hẹp là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Độ Chính Xác Của Cảm Biến

Độ chính xác của cảm biến LIDAR ảnh hưởng lớn đến khả năng quét bản đồ của robot. Nếu cảm biến không hoạt động chính xác, robot có thể gặp khó khăn trong việc xác định vị trí và tránh vật cản.

2.2. Khả Năng Tránh Vật Cản

Robot cần có khả năng tránh vật cản hiệu quả để di chuyển an toàn trong không gian. Việc phát triển thuật toán điều khiển giúp robot nhận diện và phản ứng kịp thời với các vật cản là rất quan trọng.

III. Phương Pháp Xây Dựng Robot Tự Hành Quét Bản Đồ

Để xây dựng robot tự hành quét bản đồ, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng hệ thống ROS (Robot Operating System) giúp quản lý các thành phần của robot một cách hiệu quả.

3.1. Sử Dụng Hệ Thống ROS

Hệ thống ROS cung cấp nền tảng phần mềm mạnh mẽ cho robot. Nó cho phép các nhà phát triển dễ dàng tích hợp các cảm biến và thuật toán điều khiển, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của robot.

3.2. Phát Triển Thuật Toán Điều Khiển

Thuật toán điều khiển là yếu tố quyết định trong việc điều hướng robot. Việc phát triển các thuật toán như Dijkstra và DWA giúp robot di chuyển một cách thông minh và hiệu quả trong không gian.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Robot Tự Hành

Robot tự hành quét bản đồ có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống. Từ việc dọn dẹp nhà cửa đến việc quản lý kho hàng, công nghệ này đang dần trở thành một phần không thể thiếu trong các lĩnh vực khác nhau.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Dịch Vụ

Robot tự hành có thể được sử dụng trong ngành dịch vụ để tự động hóa các công việc như dọn dẹp, giao hàng và quản lý kho. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả công việc.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Công Nghiệp

Trong ngành công nghiệp, robot tự hành có thể được sử dụng để vận chuyển hàng hóa và thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí lao động mà còn nâng cao độ chính xác trong sản xuất.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Robot Tự Hành

Tương lai của robot tự hành quét bản đồ trong nhà rất hứa hẹn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, robot sẽ ngày càng thông minh và có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ phức tạp hơn.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ

Công nghệ robot đang phát triển nhanh chóng với nhiều cải tiến về cảm biến và thuật toán. Điều này sẽ giúp robot tự hành hoạt động hiệu quả hơn trong các môi trường phức tạp.

5.2. Tác Động Đến Cuộc Sống

Robot tự hành sẽ có tác động lớn đến cuộc sống hàng ngày. Chúng sẽ giúp con người tiết kiệm thời gian và công sức, đồng thời nâng cao chất lượng cuộc sống.