nghiên cứu và phát triển code lập trình cho xe tự hành có thể bám đường và tránh được vật cản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP Thủ Đức, ngày 15 tháng 05 năm 2024

Trong quá trình làm đề tài, do hạn chế về kinh nghiệm và kiến thức chuyênngành cùng với thời gian thực hiện có hạn nên sai sót là không thể tránh khỏi vì thểnhóm rất mong sẽ nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô và các bạn.

Sau cùng, nhóm nghiên cứu xin kính chúc quý Thầy Cô dồi dào sức khoẻ, luôngiữ trong mình ngọn lửa nhiệt huyết và đam mê để cháy mãi với nghề, để tiếp tụccống hiến sức mình đào tạo ra thêm thật nhiều thế hệ kĩ sư tài năng trong tương lai,góp phần giúp đất nước ngày một phát triển và giàu mạnh.

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XE TỰ HÀNH 3

2.1 Sự hình thành và phát triển 3

2.2 Tình hình nghiên cứu xe tự hành trong nước 8

2.3 Các định hướng phát triển xe tự hành trong nước 9

2.4 Cơ sở xây dựng mô hình xe điều khiển tự hành 10

2.5 Nguyên lý hoạt động của mô hình xe điều khiển tự hành 12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 12

3.1 Sơ đồ khối 13

3.2 Sơ đồ nguyên lý 13

3.3 Sơ đồ giải thuật 16

3.4 Thi công 17

3.5 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm 18

3.6 Phương pháp lập trình và code điều khiển xe tự hành 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1 Mở đầu

Trên hành trình tiến bộ của ngành công nghiệp ô tô, sự bùng nổ của côngnghệ kỹ thuật đang tạo ra những đột phá đầy ấn tượng Đặc biệt, trong bối cảnh thịtrường ngày càng đòi hỏi sự hiệu quả và an toàn cao trong vận hành xe hơi, việc sửdụng các công nghệ tiên tiến đang trở thành xu hướng hàng đầu.

Một trong những giải pháp đáng chú ý nhất trong lĩnh vực này là việc pháttriển xe tự lái Sử dụng công nghệ tiên tiến điều hướng tự nhiên, các xe tự hành khôngchỉ giúp tối ưu hóa quá trình lái xe mà còn mang lại nhiều lợi ích về tính an toàn vàhiệu suất vận hành.

Cụ thể, hệ thống dẫn đường tự nhiên dựa vào các cảm biến và camera đã trởthành một phần quan trọng của công nghệ xe tự hành Không chỉ giảm bớt ảnh hưởngđến không gian lái xe, công nghệ này còn cho phép sự linh hoạt cao hơn trong việcthiết lập và điều chỉnh bố trí điểm, quy trình vận hành Điều này không chỉ giảm thiểuchi phí mà còn tăng cường tính hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.

Với tiềm năng và ưu điểm vượt trội, không ngạc nhiên khi việc áp dụng côngnghệ xe tự lái đang trở thành một phần không thể thiếu trong ngành công nghệ ô tô.Đây không chỉ là một xu hướng mà còn là một bước đột phá quan trọng, định hình lạitương lai của ngành công nghiệp ô tô với những tiêu chuẩn mới về an toàn, hiệu quảvà tiện ích.

1.2 Giới thiệu đề tài

Xe tự hành hiểu đơn giản là xe tự lái, nó khả năng điều hướng dựa vào cảmnhận môi trường mà không cần con người phải can thiệp Trong thời đại công nghệngày nay, việc phát triển xe tự hành đang thu hút sự quan tâm lớn từ cả người tiêudùng và ngành công nghiệp ô tô Từ khi được nhắc đến lần đầu trong các dự án nghiêncứu sơ khai ở thập kỷ 1920-1930, đến khi trở thành một trong những xu hướng côngnghệ nổi bật trong thập kỷ gần đây, công nghệ xe tự hành đã trải qua một quá trìnhphát triển dài và đầy thách thức.

Một trong những ưu điểm lớn nhất của xe tự hành là khả năng cải thiện tínhan toàn trong giao thông Với khả năng phát hiện và phản ứng nhanh chóng hơn so vớicon người, các hệ thống xe tự hành có thể giảm thiểu rủi ro tai nạn giao thông do saisót của lái xe Điều này không chỉ giúp bảo vệ tính mạng và tài sản của người thamgia giao thông mà còn làm giảm bớt gánh nặng cho hệ thống y tế và bảo hiểm.

Ngoài ra, xe tự hành cũng mang lại nhiều tiện ích cho người sử dụng Việckhông cần phải tự lái xe sẽ giúp họ tiết kiệm được thời gian và công sức, có thể tậptrung vào các hoạt động khác như làm việc, giải trí, hoặc thư giãn trong khi di chuyển.Đặc biệt là đối với những người cao tuổi, người khuyết tật, hoặc những người khôngcó khả năng lái xe, công nghệ xe tự hành sẽ mở ra một cánh cửa mới, giúp họ dễ dàngdi chuyển mà không phụ thuộc vào người khác.

Tuy nhiên, việc triển khai công nghệ xe tự hành cũng đặt ra nhiều thách thức.Một trong số đó là vấn đề về pháp lý và an ninh Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa cáccơ quan chức năng, doanh nghiệp và người dùng để đảm bảo rằng việc sử dụng xe tựhành được thực hiện một cách an toàn và có hiệu quả Ngoài ra, việc đào tạo và nângcao nhận thức cho người sử dụng cũng là một yếu tố quan trọng để tăng cường sựchấp nhận và sử dụng công nghệ này.

Trong tương lai, công nghệ xe tự hành có tiềm năng phát triển mạnh mẽ hơnnữa Không chỉ đơn thuần là phương tiện vận chuyển, xe tự hành còn có thể trở thànhmột phần của hệ thống giao thông thông minh, giúp cải thiện quản lý luồng giao thôngvà giảm thiểu kẹt xe trong các đô thị đông đúc Đồng thời, việc tích hợp công nghệ xetự hành vào các dịch vụ giao hàng và logistics cũng sẽ mang lại nhiều tiện ích và hiệuquả trong quá trình vận chuyển hàng hóa.

Công nghệ xe tự hành không chỉ là một trong những đổi mới quan trọng củangành công nghiệp ô tô mà còn là một điểm sáng trong việc cải thiện an toàn, tiện íchvà hiệu suất trong giao thông và vận tải Tuy nhiên, để thực sự khai thác được tiềmnăng của công nghệ này, cần có sự hợp tác và phối hợp chặt chẽ giữa các bên liênquan, cùng với sự chấp nhận và ứng dụng thông minh từ phía người dùng.

1.3 Mục tiêu

Xe tự hành đang là xu hướng của công nghệ hiện đại nói chung và ngành côngnghệ kỹ thuật ô tô nói riêng Tuy nhiên, để vận hành chính xác và trơn tru thì vẫn cònnhiều hạn chế Vì thế, mục tiêu của đồ án này là xây dựng mô hình xe tự hành có khảnăng bám đường, nắm vững được nguyên lý của các linh kiện được sử dụng để vậnhành trên xe Ngoài ra, mở rộng nghiên cứu và phát triển code lập trình cho xe tự hànhcó thể bám đường và tránh được vật cản.

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Đồ án này tập trung nghiên cứu xe tự hành vận hành dựa trên một số linh kiệnnhư: ESP, ESP32-CAM,…Ngoài ra, xe tự hành còn sử dụng code phần mềm Pythonđể xử lý hình ảnh từ camera và xe sẽ vận hành dựa vào những dữ liệu cũng như hìnhảnh mà nó nhận được.

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các mục tiêu của đề tài, các em sử dụng các phương pháp nghiêncứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu- Phương pháp phân tích và tổng hợp- Phương pháp thực nghiệm trên mô hình

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XE TỰ HÀNH2.1 Sự hình thành và phát triển

a) Khái niệm về xe tự hành.

Xe tự hành AVG “Automated Guided Vehicle”, có nghĩa là “xe tự động đượcđiều khiển” là loại xe được thiết kế để di chuyển mà không cần sự can thiệp củangười lái Thông thường, chúng được trang bị các công nghệ và cảm biến để tự địnhhướng, phát hiện và phản ứng với môi trường xung quanh, nhưng có sự kiểm soát từxa hoặc điều khiển hoàn toàn tự động Các hệ thống trí tuệ nhân tạo và học máythường được sử dụng để giúp xe tự hành phân tích và hiểu môi trường đường đi, đốiphó với tình huống giao thông và đưa ra quyết định an toàn.

Xe tự hành được biết đến như xe tự lái, một chiếc xe có khả năng hoàn thànhcác khả năng vận chuyển con người của xe truyền thống Chúng còn có khả năng cảm

nhận môi trường và điều hướng theo lập trình đã có mà không cần sự can thiệp củacon người.

b) Lịch sử phát triển xe tự hành

Xe tự hành AGV “Automated Guided Vehicle” có nguồn gốc từ những năm1950, khi các nhà khoa học và kỹ sư bắt đầu tiến hành, nghiên cứu và phát triển cácloại xe tự động để thay thế con người trong việc vận chuyển hàng hóa trong môitrường sản xuất Mãi cho đến năm 1970, công nghệ này mới các ký sư áp dụng rộngrãi trong các nhà máy sản xuất ô tô.

+Điều khiển bằng dây điện:

Xe tự hành đầu tiên được trình làng ra thị trường vào những năm 1950 củaBarrett Electronics ở Northbrook, Illinois Tại thời điểm này, xe tự hành chỉ đơn giảnlà một chiếc xe kéo đi theo dây điện được chôn dưới sàn.

Dây tín hiệu được đặt sâu khoảng 2(cm) dưới bề mặt sàn Dây được dùng đểđiều hướng cho AGV và để truyền tín hiệu radio Có 1 cảm biến được lắp đặt ở dướigầm của AGV, vị trí gần mặt đất nhất Cảm biến này sẽ phát hiện vị trí tương đối củatín hiệu vô tuyến được truyền từ dây Thông tin chuyển đến được sử dụng để điềuchỉnh mạch lái, làm cho AGV đi theo đúng lộ trình dây tín hiệu được chôn sẵn dướisàn nhà xưởng.

+Điều khiển bằng điện từ:

Thấy được những khó khan cũng như những bất lợi khi sử dụng dây điện đượclắp đặt dưới sàn để điều hướng vào năm 1960 Các kỹ sư lúc này đã cho ra đờiphương pháp điều hướng xe bằng băng từ hay còn gọi là nam châm cuộn Thay vì sửdụng dây điện được lắp đặt cố định dưới sàn, người ta sẽ sử dụng băng từ được dántrên sàn, chúng có thể dễ dàng được gỡ bỏ và dời theo lộ trình khác nếu lộ trình dichuyển từ vị trí cấp hàng tới vị trí sản xuất cần thay đổi, điều này làm giảm chi phíđầu tư và linh hoạt trong khâu chuẩn bị Có 2 loại băng được sử dụng:Loại từ tính vàloại màu.

-Các thí nghiệm đã được nghiên cứu và phát triển về xe tự hành đã được tiếnhành ít nhất là từ những năm 1920, thử nghiệm cho đầy hứa hẹn đã diễn ra vào năm

1950, công việc này đã được bắt đầu kể từ đó Những chiếc xe tự hành đầu tiên xuấthiện vào năm 1980, do trường đại học Carnegie Mellon của Navlab bởi dự án ALV(Autonomous Land Vehicle) năm 1984.

-Hãng Mercedes-Benz và Bundeswehr của trường đại học Munich với dự ánPrometheus EUREKA vào năm 1987.Từ lúc đó, nhiều công ty lớn và các tổ chứcnghiên cứu của các hãng xe đã phát triển xe tự hành bao gồm: Mercedes-Benz,General Motors, Continental Automotive Systems, IAV, Autoliv Inc., Bosch, Nissan,Renault, Toyota, Audi, Hyundai Motor Công ty, Volvo, AKKA Technologies,Peugeot, Tesla Motors, Local Motors, Vislab từ Đại học Parma, Đại học Oxford vàGoogle

-Vào tháng 7 năm 2013, Vislab chứng minh BRAIVE cho mọi người thấy đượcmột chiếc xe tự hành di chuyển trên một tuyến đường giao thông công cộng Trongnăm 2015, năm quốc gia Mỹ (Nevada, Florid, California, Virginia, và Michigan) cùngvới Washington, DC cho phép thử nghiệm xe tự động hoàn toàn trên đường côngcộng Trong khi xe ô tô tự hành nói chung đã được thử nghiệm trong thời tiết bìnhthường trên những con đường bình thường, Ford đã thử nghiệm những xe tự hành củahọ với những con đầy khó khan tiêu biểu là đường phủ đầy tuyết.

-Chiếc xe được coi xe tự hành đã ra đời bởi Francis Houdina người đứng saukhái niệm đã sử dụng thuật ngữ “a radio-controlled car” một chiếc xe điều khiển bằngradio Chiếc xe điều khiển vô tuyến RCA Tuy nhiên thử nghiệm về xe tự hành đãkhông thật sự thành công như mong đợi.

Hình 2.1: Xe tự hành điều khiển bằng RCA.

-Hiện nay,có rất nhiều công nghệ được tích hợp trên xe nhầm mục đích điềukhiển chính xác hơn trong quá trình vận hành Công nghệ tự động với hệ thống phanh,làm cho chiếc xe kiểm soát tốc độ và thay đổi làn đường thúc đẩy sự thoải mái củangười lái và hành khách Các kỹ sư đã tạo ra nó bằng máy ảnh, radar và cảm biếnsonar 360 độ Công nghệ nhúng để gửi tín hiệu giao thông theo tình hình hiện tại vàkhiến hệ thống phải hành động phù hợp khi các máy ảnh quét được vật cản phí trướcxe Nó cũng cho phép đỗ xe tự động khi đến đích Với xu hướng hiện công nghệ ngàycàng phát triển hơn trong tương lai thì xu hướng xe tự hành là mục tiêu nghiên cứu tấtyếu của các hãng xe trên toàn thế giới

-Gần gũi hơn là hãng xe TOYOTA ,đã giới thiệu Prius hybrid vào năm 2003.Chiếc xe trở nên phổ biến cho bãi đỗ xe tự động nơi tất cả các cảm biến và camerahoạt động tốt Trong dòng thời gian xe tự lái , điều này mang lại niềm phấn khích lớn.Xu hướng sau đó được tiếp nối bởi BMW cũng như cách này hệ thống đỗ xe tự động.

- Phục vụ cho người khuyết tật: Xe tự hành có thể cung cấp phương tiện dichuyển cho những người khuyết tật, giúp họ dễ dàng tiếp cận và tham gia vào các hoạtđộng xã hội.

- Các kết quả nghiên cứu cho thấy người điều khiển là nguyên nhân chính gâyra tai nạn giao thông Đối với xe tự hành, sự phân tâm khi mệt mỏi hay say rượu sẽkhông ảnh hưởng tới khả năng làm chủ trên đường bởi nhiệm vụ này được máy tínhđảm nhận.

- Từ các công nghệ phát hiện điểm mù, cảnh báo làn đường khi khởi hành,quản lý gia nhập làn đường và thậm chí tự đậu xe, Giảm bớt gánh nặng đặt lênngười điều khiển trên đường cao tốc hay khi tắc đường bởi tất cả đều được tự độnghóa.

- Điều khiển một chiếc xe chỉ dành cho người có thể vượt qua kì thi lấy bằnglái Những người quá trẻ hoặc quá già, người khuyết tật hoặc có triệu chứng tâm lýkhông thể có được trải nghiệm này Nhưng với xe tự hành, giao thông cá nhân sẽ mởra tất cả các phân khúc đơn lẻ của xã hội Việc làm chủ một thiết bị di chuyển hiện đạisẽ nằm trong tầm tay của tất cả mọi người.

Nhược điểm:

- Độ tin cậy: Công nghệ tự hành vẫn đang trong quá trình phát triển và vẫn cókhả năng gặp lỗi hoặc sự cố, gây ra nguy cơ cho an toàn của hành khách và người điềukhiển xung quanh.

- Phản ứng trong tình huống bất ngờ: Trong một số tình huống đặc biệt, nhưđiều kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc tình huống giao thông phức tạp, hệ thống tự hànhcó thể không phản ứng linh hoạt như con người.

- Hệ thống cơ sở hạ tầng còn chưa phù hợp để phát triển loai xe tự hành

- Kinh phí xây dựng hệ thống giao thông rất đăc đỏ Đặc biệt là những kémphát triển, đang phát triển

- Giá thành phải bỏ ra khi muốn sở hữu 1 chiếc xe tự hành tương đối là khácao

- Công nghệ còn chưa thay thế được con người hoàn toàn được , bởi còn nhiềumặt hạn chế nếu sử dụng tích hợp quá nhiều công nghệ

- Vấn đề thất nghiệp sẽ tăng lên nếu các công nghệ này được ra đời và thay thếcho các tài xế.

- Tính hiệu quả của xe tự hành chỉ phát huy tối đa đối với môi trường xungquanh có đầy đủ tiêu chuẩn nhất định Thời tiết không thuận lợi sẽ ảnh hưởng tới độchính xác cũng như an toàn của xe khi vận hành.

2.2 Tình hình nghiên cứu xe tự hành trong nước.

- Trước tình hình nghiên cứu xe tự hành trên thế đang rất sôi động, vào ngày2/11/2016 tập đoàn FPT đã chính thức phát động cuộc thi “Cuộc đua số” với chủ đề“Xe không người lái” nhằm mục đích giúp cho các bạn trẻ Việt Nam xây dựng mộtnền tảng vững chắc để đón nhận cơ hội và thành công trong cuộc cách mạng số đangdiễn ra hết sức mạnh mẽ trên toàn thế giới

- Và để có cái nhìn toàn diện về công nghệ ô tô và robot trong cuộc cách mạngcông nghiệp 4.0 này, ngày 15/4/2017, tại Hà Nội, FPT Software đã hợp tác vớiVietnamworks về tổ chức hội thảo về "Tương lai công nghệ ô tô và robot trong cuộccách mạng công nghiệp 4.0" FPT Software cũng giới thiệu mô hình thử nghiệm xe tựhành do công ty tự nghiên cứu phát triển từ tháng 8/2016 Các nhóm nghiên cứu đãtiến hành lắp ráp và lập trình xe tự hành trong vài tháng với các linh kiện nhập từnhiều nước Theo đại diện FPT Software, xe có thể tự động nhận diện vật cản, leo trèobãi đất, bãi cát, leo dốc đến 45 độ, lội nước ngập sâu 10cm, lội sình lầy, lội tuyết

- Xe chạy được trên các cung đường đơn giản và tránh được vật cản nhờ thuậttoán phát hiện biên của ảnh để xác định đường di chuyển của xe, nhờ vào việc đọc dữliệu từ cảm biến siêu âm, tính tốc độ động cơ, điều khiển động cơ PID cơ bản chovòng tốc độ và vị trí

- Tại thời điểm hiện tại trong nước mới chỉ có tập đoàn FPT tuyên phong đi đầutrong việc tham gia nghiên cứu công nghệ xe không người lái.

- Tính đến ngày hôm nay Việt Nam đang từng bước gia nhập thị trường xe tự lái đểđón đầu cuộc cách mạng 4.0 và chinh phục “cơn lốc” phát triển VinFast đã tiên phong với

việc sản xuất và công bố mẫu xe chạy điện đầu tiên với nhiều tính năng hỗ trợ lái thông

minh mang tên VFe34 Chỉ sau 3 tháng mở bán, sản phẩm này đã nhận về kỷ lục đặt cọc

lên đến 25.000 đơn hàng Điều này chứng tỏ dấu hiệu tích cực về bước ngoặc phát triểncho ngành công nghiệp xe tự hành trong nước.

- Trang Vnbussiness nêu rõ, hiện các doanh nghiệp trong nước đã cho thấy tiềmnăng và trình độ khi có thể chế tạo một số công nghệ để sản xuất một chiếc xe tự lái

như: phần mềm điều khiển, bản đồ được lập trình sẵn, radar, cảm biến lidar và camera,

Ngoài ra, một số tập đoàn công nghệ đã và đang triển khai các dự án liên quan đến ô tô tựlái cho khoảng 40 khách hàng lớn trên toàn cầu

- Hơn nữa, theo báo Nhân dân, cái nôi đào tạo hàng nghìn kỹ sư - Đại học BáchKhoa Hà Nội đã xây dựng chương trình giảng dạy tinh hoa Elitech theo khuôn khổ chuẩnmực mới để cung cấp nguồn nhân lực cho nhu cầu thiết kế, chế tạo và sản xuất ô tô tựhành thông minh trong tương lai

2.3 Các định hướng phát triển xe tự hành trong nước.

Phát biểu trên trang tin Vnbusiness, Phó giáo sư - Tiến sĩ - Phó chủ tịch HộiTự động hóa Việt Nam cho biết: với xu hướng phát triển và mật độ giao thông tại cácđô thị lớn như hiện nay thì trong khoảng 10 - 20 năm nữa, xe tự hành sẽ sớm áp đảocác phương tiện đang thịnh hành

Động lực để thúc đẩy các doanh nghiệp tham gia vào cuộc đua phát triển côngnghệ xe tự lái tại Việt Nam bao gồm:

-Thứ nhất, để sản phẩm này có thể chạy trên đường phố thì Việt Nam cần hoànthiện hơn về mặt công nghệ, nâng cấp và cải tiến chất lượng cơ sở hạ tầng, lắp đặtthiết bị hỗ trợ, đèn tín hiệu và hệ thống biển báo đúng chuẩn

-Thứ hai, xe hơi tự hành cần phải đạt tiêu chuẩn của cơ quan Quản lý An toàngiao thông Quốc gia Mỹ (NHTSA) Theo đó, tổ chức NHTSA sẽ sử dụng 6 thang đocấp độ tự động để kiểm tra an toàn và khả năng cải thiện tình trạng giao thông ở khuvực đô thị lớn của một chiếc ô tô tự lái Các cấp độ xe tự lái được phân từ 0 đến 5 đảmnhiệm những vai trò khác nhau Do vậy, định hướng quan trọng nhất mà các doanhnghiệp cần làm là nắm rõ và áp dụng quy trình thử nghiệm nghiêm ngặt để đánh giá

được tình hình thực tế và cho ra đời sản phẩm phù hợp với điều kiện tại Việt Nam.Những tiêu chí quan trọng cần được các chuyên gia lưu ý khi thử nghiệm gồm có: xácđịnh mức độ đánh giá an toàn mới, sử dụng phương pháp tiếp cận trong thế giới thực,vận hành thử nghiệm tập lái theo yêu cầu để phê duyệt, kết hợp thử nghiệm trên thếgiới ảo lẫn thực tế, sử dụng thiết bị điều khiển từ xa có độ chính xác cao.

-Thứ ba, người tham gia giao thông cần ý thức hơn về hành vi và thói quen đi trênđường của mình để đảm bảo an toàn Lợi ích của xe tự lái là có thể thay thế con người làmchủ vô lăng đến 90% Khả năng này ngày càng được cải thiện để gia tăng độ an toàn vàhạn chế một số rủi ro nhất định Tuy nhiên, người điều khiển vẫn nên hiểu rõ nguyên lý xetự hành để sử dụng đúng cách đồng thời bảo vệ chính mình Cụ thể là: không phụ thuộcvào ô tô tự lái, tự chủ điều khiển, nắm vững tính năng an toàn trên xe, bảo dưỡng và theodõi trình trạng xe thường xuyên.

2.4 Cơ sở xây dựng mô hình xe điều khiển tự hành.

Cấu tạo xe điều khiển tự hành gồm có các bộ phận sau:

+ Khung xe : Được làm từ vật liệu mica.Mica là một vật liệu nhẹ và cứng, giúp

giảm trọng lượng của xe mà vẫn đảm bảo tính cứng cáp và ổn định Mica có tính cáchđiện tốt, giúp tránh tình trạng dẫn điện không mong muốn trong các mạch điện củaxe.chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt.

+ Motor điều khiển bánh xe hay (động cơ DC): Động cơ DC là loại động cơ

điện một chiều, nó chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học Thôngthường, động cơ DC sẽ lấy năng lượng điện thông qua dòng điện trực tiếp và chuyểnđổi năng lượng thành vòng quay cơ học.

Bố trí 4 động cơ DC gắn với 4 bánh xe được đặt giữa 2 khung và cố định lạinhư hình bên dưới.

Hình 2.3: khung xe điều khiển.

Phần tiếp theo các chi tiết chính hay còn gọi là phần dầu não của 1 chiếc xeđiều khiển tự hành gồm các linh kiên điện tử sau:

+ ESP32: là một dòng vi điều khiển có khả năng kết nối Wi-Fi và Bluetooth

tích hợp, được sản xuất bởi Espressif Systems Với vi xử lý có tốc độ cao và bộ nhớlớn, ESP32 có thể xử lý các tác vụ phức tạp, Được thiết kế để tiêu thụ ít năng lượng,điều này làm cho nó phù hợp cho các ứngdụng cho xe điều khiển tự hành hay di động,…

Hình 2.4: ESP 32.

+ ESP32-CAM: là một phiên bản của vi điều khiển ESP32 tích hợp camera,

được Espressif Systems phát triển Nó kết hợp cả hai khả năng của ESP32 với khảnăng ghi hình và chụp ảnh ESP32-CAM có một camera tích hợp, cho phép ghi hìnhvideo và chụp ảnh trực tiếp từ thiết bị mà không cần phải sử dụng một camera ngoài,có khả năng kết nối Wi-Fi, cho phép nó gửi dữ liệu hình ảnh và video qua mạng Wi-Fi, hoặc thậm chí là streaming trực tiếp.

Hình 2.5: ESP32-CAM.

+ L298N một cầu H kép, có thể điều khiển hai động cơ DC độc lập hoặc một

động cơ DC hai chiều (quay thuận và quay ngược) một cách độc lập, có khả năng chịudòng lớn, cho phép điều khiển động cơ DC có công suất cao Nó có thể được điềukhiển bằng tín hiệu điện từ các vi điều khiển như Arduino, Raspberry Pi hoặc bất kỳvi điều khiển nào khác có thể tạo ra tín hiệu điện L298N thường đi kèm với bảo vệnhiệt độ và quá dòng, giúp bảo vệ mạch khi hoạt động ở điều kiện tải cao Có thểđược sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ robot di động đến hệ thống tự độnghóa và điều khiển động cơ.

Hình 2.6: L298N.

2.5 Nguyên lý hoạt động của mô hình xe điều khiển tự hành.

Máy tính nhận tính hiệu từ esp32-cam sau đó xử lý hình ảnh thông qua openCvpython nhận biết được đâu làm đường lane, từ đó xách định điểm giữa và các điểmtrái phải, sau đó song sánh độ lệnh của điểm giữa với hai điểm trái - phải sau đó máytính đóng vai trò là một client khai thác dữ liệu từ esp32 đóng vai tròng là server, máytính sẽ gửi các luồn dữ liệu để ESP32 thực hiện các chương trình cho xe đi thẳng,quẹo trái, quẹo phải hoặc đứng yên.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ3.1 Sơ đồ khối

Hình 3.1: Ảnh sơ đồ khối

- Khối cảm biến: Sử dụng ESP32 cam

- Khối điều khiển trung tâm: Sử dụng ESP32 để nhận tín hiệu từ ESP32 cam vàtruyền cho L298N

- Khối chấp hành: Sử dụng mạch cầu L298N nhận tín hiệu từ ESP32 truyền quađể điều khiển tốc độ quay của motor

- Khối động cơ: Sử dụng 4 động cơ DC để tăng tốc và giảm tốc- Khối nguồn:

+ Sử dụng bộ nguồn 8V - 12V

+ Sử dụng mạch giảm áp 9V để điều khiển 4 motor

+ Sử dụng mạch giảm áp 5V để điều khiển esp32 và esp32 cam

3.2 Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.2: Ảnh sơ đồ nguyên lý

Hình 3.3 Ảnh nối dây

3.3 Sơ đồ giải thuật