Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu và phát triển xe điện một bánh tự cân bằng

Trong bối cảnh ô nhiễm môi trường và tắc nghẽn giao thông ngày càng trở nên nghiêm trọng, nhu cầu về các phương tiện di chuyển "xanh" và hiệu quả đang ngày càng tăng cao. Bên cạnh đó, sự phát triển của công nghệ cũng thúc đẩy việc tìm kiếm các giải pháp giải trí độc đáo và tiện lợi. Đồ án này tập trung vào nghiên cứu và phát triển xe điện một bánh tự cân bằng, một giải pháp tiềm năng đáp ứng cả hai nhu cầu trên. Dựa trên nguyên lý con lắc ngược, loại xe này không chỉ hứa hẹn mang lại phương tiện giao thông cá nhân gọn nhẹ, thân thiện môi trường mà còn là một công cụ giải trí thú vị, mở ra hướng đi mới trong lĩnh vực di chuyển đô thị và các sản phẩm công nghệ.

Sinh viên ngành tự động hóa, điện tử, cơ điện tử; kỹ sư nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực robot, hệ thống điều khiển và phương tiện di chuyển thông minh.

Đồ án này trình bày quá trình nghiên cứu và phát triển một hệ thống xe điện một bánh tự cân bằng, lấy cảm hứng từ các thiết kế thương mại hiện có nhưng tập trung vào việc tối ưu chi phí thông qua việc sử dụng các cảm biến riêng lẻ và xử lý tín hiệu hiệu quả. Mục tiêu chính là xây dựng một mô hình thử nghiệm hoạt động dựa trên nguyên lý con lắc ngược, giải quyết các thách thức về cân bằng động. Phương pháp tiếp cận bao gồm mô hình hóa toán học hệ thống xe như một robot 2 bậc tự do sử dụng phương pháp Lagrange, giúp đơn giản hóa quá trình phân tích lực phức tạp. Hệ thống điều khiển trung tâm được triển khai trên vi điều khiển DSPIC30F4011, đảm nhiệm việc thu thập và xử lý dữ liệu từ cảm biến gia tốc và cảm biến vận tốc góc. Đặc biệt, bộ lọc Kalman được ứng dụng để loại bỏ nhiễu, ước lượng chính xác trạng thái xe và kết hợp dữ liệu cảm biến, đảm bảo tính tin cậy cao cho hệ thống. Động cơ BLDC được sử dụng làm động cơ phát động, với phương pháp điều khiển dòng điện HCC được tích hợp để điều khiển chuyển động và duy trì cân bằng. Cuối cùng, đồ án còn đi sâu vào triển khai phần cứng và phần mềm điều khiển, bao gồm thiết kế mạch điện, lập trình firmware và giao diện giám sát. Giá trị ứng dụng của xe điện một bánh tự cân bằng rất lớn, từ việc cung cấp một phương tiện di chuyển cá nhân gọn nhẹ, tiết kiệm không gian, thân thiện môi trường tại các khu vực đô thị, trường học, đến việc trở thành một sản phẩm giải trí độc đáo. Dự án này góp phần vào việc phát triển các giải pháp giao thông bền vững và sáng tạo, mang lại tiềm năng thương mại hóa cho một phương tiện di chuyển hiện đại và hấp dẫn.