Nhóm Nghiên cứu khoa học: Thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển Robot ứng dụng trong công nghiệp với quy mô nhỏ trên cơ sở lý thuyết điều khiển nâng cao, trí tuệ nhân tạo và IoT.

Nhóm nghiên cứu gồm TS. Lê Xuân Hải và các sinh viên đến từ Khoa Điện thuộc các khóa K12, K13, K14, K15. Chủ đề và mục tiêu của nhóm là nghiên cứu và cải tiến các thuật toán điều khiển nhằm nâng cao chất lượng điều khiển Robot di động.

Nhóm tập trung nghiên cứu về:

1. Kỹ thuật điều khiển phi tuyến như Điều khiển trượt, kỹ thuật Backsteping, Điều khiển mặt động…

2. Phương pháp điều khiển thông minh như điều khiển thích nghi dựa trên hệ logic mờ, mạng nơ ron nhân tạo, điều khiển dự báo, học tăng cường…

3. Thị giác máy tính và AI

Song song với việc phát triển các giải thuật về mặt lý thuyết, nhóm cũng đã tiến hành cài đặt thực các giải thuật trên nền vi điều khiển ARM, máy tính nhúng, khai thác và sử dụng hệ điều hành Ros.

Kết quả ban đầu của nhóm:

Về mặt lý thuyết: Đã tiến hành thiết kế một số giải thuật điều khiển thông minh cho xe tự hành, xe hai bánh tự cân bằng… Kết quả đã được kiểm chứng qua mô phỏng số và cho chất lượng điều khiển tốt.

Về mặt thực nghiệm: Nhóm đã báo cáo kết quả ban đầu đó là đã thiết kế được một số giải thuật điều khiển cho xe tự hành. Kết quả đã được kiểm chứng thông qua mô phỏng số. Bên cạnh đó nhóm đã xây dựng được local web server giám sát và điều khiển với nền tảng phần cứng là STM32F411 Discovery và mô đun Wifi ESP8266.

Hệ thống bao gồm một phần cứng như khung cơ học, cảm biến và hệ cơ cấu chấp hành và phần mềm triển khai thực hiện bộ điều khiển thông minh trên nền vi điều khiển STM32 (vi xử lý ARM để đón đầu xu hướng của thế giới). Giao diện web được thiết kế bằng ngôn ngữ HTML, CSS và JavaScript, được kết hợp với code C nhúng vào phần cứng với các chức năng như kết nối qua Wifi ESP8266, gửi các thông số tới bộ điều khiển, thu thập số liệu, vẽ đồ thị giám sát các biến quá trình như tín hiệu điều khiển. Phần mềm có tính mở và có thể cài đặt đa năng các giải thuật điều khiển.

Trong quá trình làm việc, các sinh viên đã đưa ra một số ý kiến của mình. Về thiết kế phần cứng, sinh viên Trần Huy Hoàng lớp Đại học Kỹ thuật điện – điện tử 3 Khóa 12, Khoa Điện đã phát biểu như sau: “Trong đề tài của chúng em, về kết cấu cơ khí, chúng em thiết kế phần khung robot dựa trên cấu trúc của robot 3 bánh. Khung robot được làm hoàn toàn bằng thép, gia công chắc chắn và chính xác. Vói hai động cơ 775, công suất 280W giúp cho robot chạy tốt trên địa hình bằng phẳng. Để đo tốc độ của động cơ, chúng em sử dụng thêm hai cảm biến Encoder với số xung là 1000 xung. Công nghệ Lidar cũng được bọn em áp dụng trong môi trường ROS, nhờ vậy robot có khả năng quét lại địa hình và dựng lại bản đồ, giám sát và vẽ lại quỹ đạo chuyển động của robot; Sinh viên Nguyễn Phú Đạt, lớp Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa 3 K13 Khoa Điện đã trình bày ý kiến của mình như sau: “Robot được điều khiển và giám sát qua nền tảng web, chúng em đã áp dụng nền tảng này để điều khiển và giám sát trực tiếp theo thời gian thực, lưu lại các kết quả một cách chính xác đến mili giây cũng như thống kê và vẽ lại biểu đồ, hỗ trợ trực tiếp cho quá trình giám sát và điều khiển để kiểm chứng sự chính xác của thuật toán điều khiển PID”; Sinh viên Bùi Xuân Long, lớp Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa 3 K13 Khoa Điện đã trình bày về thuật toán điều khiển: “Thuật toán điều khiển Robot chủ yếu tập trung vào thuật toán điều khiển động cơ. Thuật toán này dựa trên thực nghiệm thông qua quá trình thu thập dữ liệu từ thực tế để nhận dạng đối tượng rồi tìm ra tham số của bộ điều khiển PID, rồi tiến hành kiểm chứng thông qua mô phỏng số và cài đặt thực xuống vi điều khiển. Nó bao gồm qúa trình thu thập dữ liệu từ Encoder về STM32 để xử lý tốc độ đo. Sau đó so sánh với tốc độ từ Web Server, rồi đưa ra tín hiệu điều khiển. Lúc đó có thể ứng dụng trong Robot sẽ chính xác.

Trong thời gian tới nhóm sẽ tiếp tục cải tiến các giải thuật điều khiển thông minh cho các loại robot di động và tiến hành cài đặt các giải thuật điều khiển này trên hệ điều hành Ros, máy tính nhúng, áp dụng công nghệ xử lý ảnh giúp Robot có thể định vị, bản đồ hóa… và có thể hướng tới các ứng dụng của robot trong công nghiệp với quy mô nhỏ.

TS. Lê Xuân Hải hướng dẫn sinh viên nghiên cứu khoa học

Mô hình xe tự hành của nhóm nghiên cứu khoa học