Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình xe tự lái

KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE TỰ LÁI

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Trần Văn Lợi

Sinh viên thực hiện:

Đặng Gia Hiển

Lớp: CQ.56.CKOT

Võ Văn Trà

Lớp: CQ.56.CKOT

Nguyễn Trung Nhân

Lớp: CQ.56.CKOT

Đỗ Nguyễn Đình Văn

Lớp: CQ.56.CKOT

Nguyễn Trung Hiếu

Lớp: CQ.56.CKOT

Tóm tắt: Nghiên cứu và chế tạo mơ hình ơ tơ tự lái trên chương trình mơ phỏng tốn học bằng

Matlab Simulink. Giải quyết bài tốn ngược là xác định góc đánh lái từ một quỹ đạo có sẵn bằng
phương pháp mới là sử dụng mơ phỏng tốn học. Từ kết quả góc đánh lái ở mơ hình tốn học ta đưa
vào mơ hình ô tô thật, sau đó, so sánh hai kết quả này. Nếu kết quả có độ sai khác nhau nhỏ nhất hoặc
bằng khơng tức là mơ hình tốn học của ta phù hợp với mơ hình ơ tơ thật. Từ đó, ta có thể tác động
lên một chiếc ơ tơ thực tế đang chạy trên đường để ô tô tự lái trên quỹ đạo có sẵn. Nếu như dữ liệu
quỹ đạo có sẵn được cập nhật liên tục thì khả năng tự lái của ơ tơ sẽ dần hồn thiện.
Từ khóa: Solidwork, Tự Lái, Qũy Đạo.

1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hệ thống lái tự động là hướng nghiên cứu chính trong ơ tơ ngày nay. Mức cao nhất trong
chế độ lái tự động cho phép các phương tiện thực hiện tất cả các chức năng lái xe và theo dõi
tình trạng đường đi.
Để nghiên cứu động lực học lái xe, cần nghiên cứu kết hợp nhiều công nghệ khác nhau:
quỹ đạo chuyện động của xe, mạng Thơng tin tín hiệu giao thơng thơng minh, khả năng kết
nối thông tin giữa các phương tiện tham gia giao thông
Đặc biệt, quỹ đạo chuyển động của xe được xác định bằng GPS, máy quét laser, cảm
biến radar, cảm biến vị trí, camera… quỹ đạo thực tế của ô tô bởi phanh và lái.
Hệ thống lái tự động bao gồm các hệ thống quỹ đạo mong muốn và hệ thống quỹ đạo
thực tế (bao gồm hệ thống truyền động điện, hệ thống điện, hệ thống phanh điện). Hệ thống
xác định quỹ đạo mong muốn của hệ thống: GPS, máy quét laser, cảm biến vị trí, camera và
điều khiển máy tính. Hệ thống truyền động điện là một hệ thống thành phần trong hệ thống
lái tự động. Hệ thống truyền động điện bao gồm ba thành phần chính: bộ tạo tín hiệu, bộ điều
khiển, và bộ truyền động.
2.

CÁC NỘI DUNG CHÍNH

2.1. Tổng quan về mơ hình xe tự lái
Mơ hình xe tự lái được chế tạo dựa trên một xe tự lái thực tế

P a g e 14 | 82


KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019

Hình 1. Cấu tạo mơ hình xe tự lái
Mơ hình xe tự lái gồm ba hệ thống:
- Hệ thống lái
- Hệ thống truyền động
- Hệ thống cảm biến mơi trường

Hình 2. Mơ hình xe tự lái
2.2. Các ngun lý trên mơ hình xe tự lái
2.2.1. Ngun lý 1: Xác định chướng ngại vật

Để xác định chướng ngại vật nhóm dùng cảm biến siêu âm

Hình 3. Sơ đồ xác định chướng ngại vật
P a g e 15 | 82


KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019

Khi xe chạy trên đường, sóng siêu âm từ cảm biến siêu âm sẽ truyền đi trong khơng khí,
gặp vật cản (vật cần đo khoảng cách tới) sẽ phản xạ ngược trở lại và được đầu thu ghi lại.
Vận tốc truyền âm thanh trong khơng khí là một giá trị xác định trước, ít thay đổi. Do đó nếu
xác định được khoảng thời gian từ lúc phát sóng siêu âm tới lúc nó phản xạ về đầu thu sẽ quy

đổi được khoảng cách từ cảm biến tới vật thể
2.2.2 Xác định quỹ đạo tọa độ ban đầu

Hình 4. Sơ đồ xác định tọa độ ban đầu
Xe được đặt tại vị trí Start, khi di chuyển cũng dựa vào cảm biến siêu âm để xác định
khoảng cách giữa xe và chướng ngại vật đã được lập trình sẵn, sau đó xe sẽ đánh lái để tránh
chướng ngại vật, sau khi vượt qua được chướng ngại vật xe sẽ bẻ lái lại và di chuyển theo
đường đi ban đầu.

Hình 5. Nguyên lý điều khiển lái
2.2.3 Nguyên lý điều khiển lái
Thanh 1 thì có một đầu cố định được gắn với động cơ servo đầu cịn lại tự do, ở thanh
này có 1 ổ bi có thể di chuyển lên xuống trong thanh. Thanh 2 được nối với thanh 1 bằng bu
lông gắn ngay chỗ ổ bi. Khi động cơ quay cùng chiều kim đồng hồ thì đầu tự do của thanh 1
sẽ di chuyển về phía bên trái, ơ bi sẽ trượt lên trong thanh 1, khi đó bánh xe sẽ đánh sang bên
trái. Ngược lại khi động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ thì bánh xe sẽ đánh sang bên phải
2.2.4 Nguyên lý truyền lực

P a g e 16 | 82


KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019

Hình 6. Sơ đồ ngun lý truyền lực
Mơ men sẽ được truyền từ động cơ tới vi sai qua trục các đăng và truyền tới hai bánh xe
làm bánh xe chuyển động
2.3. Thiết kế chế tạo mơ hình
Mơ hình ơ tơ tự lái gồm có 2 phần chính: Phần cơ khí và phần điện tử
- Phần cơ khí bao gồm: Thân, vỏ, bánh xe, vi sai, cơ cấu lái, hệ thống nhíp
- Phần điện tử bao gồm: Mạch Adruino, các cảm biến, động cơ và một số linh kiện khác

Mô hình được thiết kế trên phần mềm solidword và dựa vào đó để tạo nên mơ hình thực tế.
3. KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện đề tài sẽ xảy ra nhiều bất cập cũng như khó khăn, nhưng với sự
cố gắng, quyết tâm và sự đóng góp, giúp đỡ của thầy hướng dẫn, nhóm đã hồn thành xong
đề tài.
Với đề tài trên sẽ có nhiều mặt hạn chế và khuyết điểm nhóm rất mong được sự đóng
góp tận tình của q thầy cơ để mơ hình chúng em được tối ưu nhất có thể, để sớm có thể ứng
dụng được trong thực tế.
Tài liệu tham khảo
[1]. TS. Nguyễn Tuấn Anh, Bài giảng ứng dụng tin học trong ô tô- máy kéo
[2]. ThS. Phạm Thanh Bình, Điều khiển ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô
[3]. />[4]. TS. Trần Văn Lợi , Methods for determining the vehicle trajectory based on motion
model

P a g e 17 | 82