Đồ án tốt nghiệp - Thuật toán di chuyển cho Mobile Robot sử dụng cảm biến Lidar

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: THUẬT TOÁN DI CHUYỂN CHO MOBILE ROBOT
SỬ DỤNG CẢM BIẾN LIDAR
Sinh viên thực hiện:

Giảng viên hướng dẫn:

Nguyễn Thị Huế

19146338

Nguyễn Đức Thành

19146389

Phạm Ngọc Duy

19146315

ThS Võ Lâm Chương

TP. Hồ Chí Minh, tháng 08, năm 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Cơ Điện tử

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Học kỳ 2/ Năm học 2022 – 2023
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Võ Lâm Chương
Sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Thị Huế

MSSV: 19146338

SĐT: 096.200.9587

2. Nguyễn Đức Thành

MSSV: 19146389

SĐT: 096.456.3620

3. Phạm Ngọc Duy

MSSV: 19146315

SĐT: 036.582.3120

1. Mã số đề tài: 22223DT181
-

Tên đề tài: Thuật toán di chuyển cho mobile robot sử dụng cảm biến LiDAR

2. Các số liệu ban đầu
-

Khối lượng robot: ~ 10 kg

-

Kích thước: R200 x H110

3. Nội dung chính của đồ án
-

Điều khiển động cơ DC servo truyền động cho robot

-

Xây dựng thuật toán di chuyển cho robot trong môi trường trong nhà, nhiều vật cản,
sử dụng cảm biến LiDAR kết hợp ROS.

4. Các sản phẩm dự kiến
-

Mô hình mobile robot hoàn chỉnh

5. Ngày giao đồ án: 15/03/2023
6. Ngày nộp đồ án: 15/7/2023
7. Ngôn ngữ báo cáo:

Bản báo cáo

☐ Tiếng Anh

☑ Tiếng Việt

Trình bày bảo vệ

☐ Tiếng Anh

☑ Tiếng Việt

TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

i

LỜI CAM ĐOAN
Tên đề tài: Thuật toán di chuyển cho mobile robot sử dụng cảm biến LiDAR
GVHD: Ths Võ Lâm Chương
Sinh viên thực hiện: 1. Nguyễn Thị Huế

MSSV: 19146338

2. Nguyễn Đức Thành

MSSV: 19146389

3. Phạm Ngọc Duy

MSSV: 19146315

Liên hệ: SĐT: 096.456.3620

Email: [email protected]

Cam đoan: Chúng tôi xin cam đoan đề tài: Thuật toán di chuyển cho mobile robot
sử dụng cảm biến LiDAR là công trình do chính nhóm chúng tôi nghiên cứu và thực hiện.
Chúng tôi không sao chép bất kỳ một bài viết, một công trình nào đã được công bố mà không
trích dẫn nguồn gốc. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực.
Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Thành
Nguyễn Thị Huế
Phạm Ngọc Duy

ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, nhóm nghiên cứu xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Võ Lâm Chương
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo về các kiến thức chuyên ngà
...

...
ce.com/fourierconvolutions-in-pytorch-4cbd23c70005, 7/2023
[28]. Linh kiện Cầu Giấy, Bánh xe mecanum đa hướng, Link: https://lkcg.vn/banh-xemecanum-da-huong-80mm, 4/2023
[29]. Mua linh kiện, Bộ khung xe robot 3 bánh mica trong, Link: https://mualinhkien.vn/bokhung-xe-robot-3-banh-mica-trong, 4/2023
[30]. IC Đây rồi. Mạch giảm áp Buck DC-DC LM2596 có hiển thị, Link:
https://icdayroi.com/mach-giam-ap-dc-lm2596-co-hien-thi, 4/2023
[31]. S. Kohlbrecher, Hector SLAM, Link: http://wiki.ros.org/hector_slam, 6/2023
[32]. ROS, Robot Operating System, Link: https://ros.org/, 6/2023
[33]. Tài liệu mẫu, Tổng quan về mobile robot, Link: https://tailieumau.vn/de-tai-tongquan-ve-mobile-robot-hay-9d/, 3/2023
[34]. Thế giới IC, OMNI - Bánh xe đa hướng, Link:
https://www.thegioiic.com/products/omni-58-banh-xe-da-huong-58mm, 4/2023

70

[35]. Trần Ngọc Linh, Xây dựng hệ thống phân tích hình ảnh trên ros cho robot hướng
dẫn viên, Link: https://www.slideshare.net/man2017/xy-dng-h-thng-phn-tch-hnh-nhtrn-ros-cho-robot-hng-dn-vin, 7/2023
[36]. Trường An Equipment, Khung xe kim loại 3 bánh Omni, Link: https://tae.vn/khungxe-kim-loai-3-banh-omni, 4/2023
[37]. Trường An Equipment, Bánh xe robot TT 65MM, Link: https://tae.vn/banh-xe-robottt-65mm, 4/2023

71

PHỤ LỤC
MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC
Chương trình mô phỏng động học và động lực học mobile robot được thực hiện trên
phần mềm Matlab như sau:
clc clear all close
ts = 10 %% sample time
dt = 0.01 %% step time
t = 0:dt:ts
motor1 = 0
motor2 = -2
motor3 = 2
d = 0.2 % d(wheel,robot center)
M = [motor1 motor2 motor3]
x0 = 0
y0 = 0
psi0 = 0
position_0 = [x0y0psi0]
position(:,1) = position_0
R = [-3^(1/2)/3

0 3^(1/2)/3...

1/3

1/3...

-2/3

1/(3*d) 1/(3*d)

1/(3*d)]

for i = 1:1:length(t)
theta = position(3,i)

Jacobi_theta = [cos(theta) -sin(theta) 0...
sin(theta) cos(theta) 0...
0

0

1]

Vel_robot(:,i) = R*M
%vec to vận tốc trên robot
72

Vel_t(:,i) = Jacobi_theta * Vel_robot(:,i)
%Vận tốc tức thời trong hệ toàn cục
position(:,i+1) = position(:,i) + dt * Vel_t(:,i)
%vị trí trong hệ toàn cục
subplot(1,2,1)
%axis([-5 5 -5 5])
plot(position(1,1:i),position(2,1:i),b-,LineWidth,2)
title(ĐỒ THỊ VỊ TRÍ)
set(gca,fontsize,20)
xlabel(X axist [m])
ylabel(Y axist [m])
hold on
grid on
subplot(1,2,2)
plot((i-1)*0.01,position(3,i),r.-,LineWidth, 1)
title(GÓC XOAY CỦA ROBOT)
set(gca,fontsize,20)
xlabel(Time (s))
ylabel(Radian)
hold on
grid on
pause(0.01)
end

73