Select Page

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế

Nghiên cứu có tên Study & Implementation of a Robot Soccer System Based on the CDIO Approach do nhóm sinh viên K2017 chương trình Chất lượng cao ngành Kỹ thuật Cơ Điện tử phát triển.

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Trần Tiểu Bình (ngồi bên phải) cùng ba đồng môn trong nhóm nghiên cứu: Cao Tri Thức (đứng bên trái), Đặng Minh Quân (đứng bên phải), Lâm Hùng Minh.

Khởi nguồn từ đề tài luận văn tốt nghiệp của bốn sinh viên khóa 2017 chương trình Chất lượng cao ngành Kỹ thuật Cơ Điện tử (Trần Tiểu Bình – trưởng nhóm, Cao Tri Thức, Đặng Minh Quân và Lâm Hùng Minh), robot đá banh được tạo dòng lệnh đầu tiên vào tháng 2/2021. Trải qua sáu tháng nghiên cứu và thực nghiệm trong bối cảnh dịch bệnh COVID-19 leo thang tại TP.HCM, nhóm có lúc chạy được mô hình trực tiếp tại trường, có lúc phải viết code “chay” từ xa do giãn cách toàn thành phố.

Vượt qua nhiều trở ngại với sự dìu dắt chuyên môn từ TS. Phạm Công Bằng – giảng viên Bộ môn Cơ Điện tử, nhóm sinh viên Bách khoa Quốc tế đã hoàn thiện “Nghiên cứu và chế tạo hệ thống robot đá banh theo quy trình thiết kế CDIO” (tên đề tài) và được chấp nhận tham dự Hội nghị Quốc tế về Công nghệ Cơ Điện tử lần thứ 24 (ICMT 2021) do Singapore tổ chức trực tuyến từ ngày 18-22/12/2021.

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Hội nghị Quốc tế về Công nghệ Cơ Điện tử lần thứ 24 (ICMN 2021) do Singapore tổ chức trực tuyến từ ngày 18-22/12/2021.

OISP đã có buổi chuyện trò với thầy Phạm Công Bằng và sinh viên Trần Tiểu Bình về đề tài này.

* Từ đâu mà Bình nảy sinh ra ý tưởng nghiên cứu về đề tài này?

Robot đá banh (soccer robot) là ý tưởng xây dựng một hệ thống các robot cầu thủ chơi banh trên một sân banh mô hình. Hai đội robot sẽ thi đấu với nhau và ghi điểm bằng cách đưa banh vào khung thành đối phương, với quy luật giống như một trận đá banh thật. Việc điều khiển các robot là hoàn toàn tự động dựa trên các thuật toán mà không có sự điều khiển trực tiếp nào từ con người trong thời gian thi đấu.

Ý tưởng về robot đá banh ra đời vào năm 1993, đến nay đã có những cuộc thi quốc tế danh tiếng và quy mô lớn được tổ chức hàng năm dành riêng cho thể loại này, như RoboCup, FIRA. Ở trong nước thì đến nay chưa có cuộc thi bài bản nào về robot đá banh và em nghĩ đây sẽ là một chủ đề thích hợp cho các bạn sinh viên nghiên cứu về robot, về điều khiển.

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Các túc cầu thủ bằng robot tại giải đấu RoboCup. – Hình: RoboCup

Mặc dù vậy, ở Việt Nam có khá ít các nghiên cứu cũng như cuộc thi về robot đá banh, đặc biệt ở Trường ĐH Bách khoa – theo em biết – vẫn chưa có ai làm về đề tài này. Nhận thấy đây là một đề tài có tính ứng dụng cao, liên quan chặt chẽ đến ngành Cơ Điện tử, em cùng nhóm đã lên kế hoạch phát triển đề tài.

Mục tiêu của đề tài là xây dựng một hệ thống robot đá banh, ban đầu chỉ gồm hai robot, để thử nghiệm các thuật toán điều khiển. Đề tài được phát triển qua nhiều giai đoạn, khởi nguồn là đề tài luận văn tốt nghiệp của bốn đứa tụi em. Sau đó đề tài được phát triển tiếp để tham dự Hội nghị Khoa học & Công nghệ dành cho sinh viên Bách khoa Quốc tế lần thứ 8. Với những nỗ lực phát triển đề tài, gần đây, công trình của các thầy trò được chấp nhận để trình bày tại Hội nghị Quốc tế về Công nghệ Cơ Điện tử lần thứ 24 tại Singapore.

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Trần Tiểu Bình (cửa sổ trên phải tấm hình) đang trình bày đề tài nghiên cứu tại ICMN 2021.

* Tính ứng dụng và khả năng triển khai đại trà của đề tài này ra sao?

Từ mô hình robot đá banh, tụi em học được nhiều kiến thức liên quan đến ngành Kỹ thuật Cơ Điện tử để áp dụng vào công nghiệp như: điều khiển robot không dây thời gian thực, xử lý ảnh thời gian thực, … Ngoài ra, nhóm còn học được quy trình thiết kế một hệ thống cơ điện tử thông qua dự án này.

Hệ thống robot đá banh hoàn toàn có thể được triển khai đại trà. Về mặt kỹ thuật, hiện nay việc điều khiển nhiều robot cùng lúc không phải là vấn đề quá khó, thực tế thì đề tài đã thực nghiệm điều khiển đồng thời nhiều robot. Ngân sách đầu tư cho sân banh (kích thước 1 x 2 mét) và các cảm biến khoảng 50 triệu đồng, chi phí cho mỗi robot là 2 triệu đồng. Nếu xây dựng hai đội robot chơi trên sân, mỗi đội gồm năm robot thì tổng chi phí khoảng 70 triệu đồng. Với các yêu cầu như trên, hệ thống robot đá banh có thể được triển khai đại trà ở các bộ môn hoặc các CLB sinh viên.

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Mô hình thiết kế robot đá banh.
Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Mô hình robot đá banh trên thực tế.
Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Mô hình sân banh, phía trên là khung để gắn cảm biến.

* Được biết trong suốt quá trình hướng dẫn sinh viên làm luận văn, thầy Bằng gặp nhiều trở ngại do khu vực sinh sống bị phong tỏa kéo dài. Xin thầy chia sẻ thêm về những trải nghiệm đáng nhớ đó.

Thầy Bằng: Dịch bệnh bùng phát mạnh ở TP.HCM khi đề tài đang ở giai đoạn cao điểm. Trước đó, mỗi tuần mình họp với sinh viên hai lần ở phòng thí nghiệm trong trường, do đeo khẩu trang nên cả mình và sinh viên đều phải nói to hơn bình thường, tối về là khan cả cổ [cười]. Khi dịch bệnh căng thẳng nhưng vẫn còn đến trường được, mình phải chia ca ra để làm, hạn chế nhiều người trong phòng cùng lúc.

Nhưng đến cuối tháng 5/2021 thì bất ngờ không được tập trung đông người nữa, mình và sinh viên phải họp online. Tuy nhiên có rất nhiều khó khăn vì làm online không thể tương tác với mô hình được, nên tốn thời gian và bất tiện hơn bình thường.

Bình [bổ sung]: Do mô hình để tại trường, trong thời gian ở nhà cả nhóm cũng không thể làm việc hiệu quả, chỉ có thể nghiên cứu tài liệu và viết code “chay” mà không thể thực nghiệm trên mô hình được. Cũng may, nhờ sự giúp đỡ của thầy, nhóm đã đem được mô hình về nhà mình ngay trước ngày giãn cách toàn thành phố. Từ lúc đó đến nay, mình là người phụ trách toàn bộ phần viết code và thực nghiệm trên mô hình, cũng là phần khó nhất trong dự án. Mặc dù việc phải làm rất nhiều, nhưng nhờ tập trung vào công việc mà hai thầy trò quên đi những lo lắng, căng thẳng trong chuỗi ngày giãn cách. Buổi sáng mình họp online với thầy, buổi chiều ngồi viết code và chạy mô hình đến khuya, rồi lại ngủ đến sáng, cứ thế lặp lại mỗi ngày nên mình cũng không biết tình hình dịch bệnh bên ngoài thế nào, không biết thì không sợ [cười].

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Nhóm nghiên cứu đang thiết kế mô hình robot tại Trường ĐH Bách khoa trong thời gian TP.HCM chưa giãn cách xã hội.

* Em và nhóm có dự định tiếp tục phát triển đề tài này?

Ở thời điểm hiện tại, đề tài mới dừng lại việc điều khiển hai robot thực hiện những cách đá banh đơn giản. Trong tương lai, nhóm sẽ chế tạo thêm robot cũng như thử nghiệm một số thiết kế robot khác nhau, đồng thời tối ưu thuật toán để robot có thể xử lý những tình huống phức tạp hơn trên sân.

Ngoài ra, nhóm còn muốn phổ biến rộng rãi ý tưởng robot đá banh tới các bạn sinh viên, xây dựng một sân chơi cho sinh viên thông qua cuộc thi robot đá banh. Qua đó tạo niềm đam mê và hứng thú cho sinh viên các ngành kỹ thuật.

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
Các đội tuyển sinh viên tại giải RoboCup. – Hình: RoboCup

* Ở vai trò người dẫn dắt, xin thầy Bằng cho biết về vai trò của nghiên cứu khoa học (NCKH) đối với sinh viên ở bậc ĐH?

Thầy Bằng: Ở góc độ giảng viên, mình nghĩ người thầy có vai trò dẫn dắt, khơi gợi sự hứng thú trong NCKH thông qua các bài giảng trên lớp, những buổi thực hành. Việc NCKH đối với sinh viên ở bậc ĐH có ý nghĩa quan trọng đối với sinh viên, đặc biệt là những bạn muốn theo đuổi lĩnh vực nghiên cứu. Thực tế, làm NCKH giúp cho sinh viên biết cách quản lý dự án, quản lý thời gian, có trách nhiệm với bản thân và hơn hết là vận dụng được những kiến thức đã học vào thực tế.

Chế tạo robot đá banh, SV Bách khoa đạt suất dự hội nghị cơ điện tử quốc tế
TS. Phạm Công Bằng (trái) trao bằng tốt nghiệp cho sinh viên tại lễ tốt nghiệp Trường ĐH Bách khoa vào tháng 11/2019. – Hình: THI CA

Xem toàn văn bài báo Study & Implementation of a Robot Soccer System Based on the CDIO Approach tại đây.

Thiết kế hệ thống quét 3D linh hoạt, SV Bách khoa Quốc tế công bố bài báo quốc tế
Nghiên cứu phương pháp nhận diện vật thế 3D: SV OISP được duyệt đăng bài báo quốc tế

ICMT là hội nghị quốc tế thường niên về công nghiệp cơ điện tử đã được tổ chức từ hơn 20 năm nay. Đây là diễn đàn thảo luận và kết nối giữa các chuyên gia trong lĩnh vực giáo dục và công nghiệp cơ điện tử. Hội nghị đầu tiên được tổ chức tại Mỹ vào năm 1996, sau đó là ở Nhật, Hàn Quốc, Singapore, Đài Loan, Việt Nam, Ý…

Bài: THI CA – Hình: TIỂU BÌNH

Bài trước

Bài tiếp