Lập trình & Điều khiển Động Cơ – Bài 10: Xe robot tránh vật cản kết hợp dò line (robot tự hành thông minh)

(Từ khóa học: Lập trình & Điều khiển Động Cơ từ Cơ Bản tới Nâng Cao)

---

Giới thiệu

Sau khi bạn đã nắm vững dò line và tránh vật cản, trong bài này chúng ta sẽ kết hợp hai kỹ năng quan trọng để tạo ra xe robot tự hành thông minh hơn.

Xe có thể vừa dò theo đường vẽ sẵn (line đen), vừa phát hiện và né vật cản phía trước.

Đây chính là nền tảng của xe tự hành AI – giúp robot biết “nhìn đường” và “phản ứng theo tình huống thực tế”.

1. Nguyên lý hoạt động

Robot được trang bị:

• Hai cảm biến IR ở phía trước → Dò line.
• Cảm biến siêu âm HC-SR04 ở giữa → Phát hiện vật cản.

Nguyên lý điều khiển:

Nếu có vật cản < 15 cm → rẽ tránh.
Ngược lại → dò line như bình thường.

Xe có thể rẽ trái hoặc phải tạm thời, sau đó tự trở lại đường line.

2. Sơ đồ kết nối phần cứng

Thiết bị	ESP32 Pin	Ghi chú
HC-SR04 Trig	GPIO4	Phát sóng siêu âm
HC-SR04 Echo	GPIO5	Nhận phản xạ
IR Sensor Trái	GPIO34	Dò line trái
IR Sensor Phải	GPIO35	Dò line phải
L298N IN1	GPIO26	Motor trái
L298N IN2	GPIO27	Motor trái
L298N IN3	GPIO25	Motor phải
L298N IN4	GPIO33	Motor phải
L298N ENA	GPIO14	PWM trái
L298N ENB	GPIO32	PWM phải
5V, GND	Tất cả module	Nối chung nguồn

3. Code mẫu: Xe dò line tránh vật cản

/*
 * Bài 10 - IoTLabs Motor Course
 * Xe robot dò line kết hợp tránh vật cản
 */

#define TRIG_PIN 4
#define ECHO_PIN 5
#define LEFT_SENSOR 34
#define RIGHT_SENSOR 35
#define IN1 26
#define IN2 27
#define IN3 25
#define IN4 33
#define ENA 14
#define ENB 32

#define PWM_FREQ 5000
#define PWM_RES 8

long duration;
int distance;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  pinMode(LEFT_SENSOR, INPUT);
  pinMode(RIGHT_SENSOR, INPUT);
  pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT);
  pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT);

  ledcSetup(0, PWM_FREQ, PWM_RES);
  ledcSetup(1, PWM_FREQ, PWM_RES);
  ledcAttachPin(ENA, 0);
  ledcAttachPin(ENB, 1);
}

int getDistance() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  return duration * 0.034 / 2;
}

void goForward() {
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW);
  ledcWrite(0, 200); ledcWrite(1, 200);
}

void turnLeft() {
  digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH);
  digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW);
  ledcWrite(0, 200); ledcWrite(1, 200);
}

void turnRight() {
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH);
  ledcWrite(0, 200); ledcWrite(1, 200);
}

void stopMotor() {
  digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW);
  ledcWrite(0, 0); ledcWrite(1, 0);
}

void loop() {
  int left = digitalRead(LEFT_SENSOR);
  int right = digitalRead(RIGHT_SENSOR);
  int dist = getDistance();

  Serial.print("Dist: "); Serial.print(dist);
  Serial.print(" | L: "); Serial.print(left);
  Serial.print(" | R: "); Serial.println(right);

  if (dist < 15) {
    stopMotor();
    delay(300);
    turnRight();
    delay(600);
  } 
  else if (left == 0 && right == 0) goForward();
  else if (left == 0 && right == 1) turnLeft();
  else if (left == 1 && right == 0) turnRight();
  else stopMotor();

  delay(50);
}

✅ Kết quả: Xe tự động dò theo vạch đen, nếu có vật cản ở trước thì rẽ tránh rồi trở lại đường line.

4. Giải thích ngắn

• Kết hợp 2 thuật toán: tránh vật cản + dò line.
• Khi khoảng cách < 15 cm, ưu tiên hành động né vật cản.
• Sau đó quay lại chế độ dò line bình thường.
• Có thể cải tiến thêm logic “ghi nhớ hướng” để xe quay lại chính xác hơn.

5. Mục tiêu học tập

• Hiểu cách phối hợp nhiều cảm biến trong cùng chương trình.
• Nắm vững quy trình thiết kế robot thông minh đa nhiệm.
• Mở rộng sang điều khiển AI hoặc học máy trong robot.

6. Hoạt động mở rộng

• Gắn thêm OLED hiển thị khoảng cách + trạng thái xe.
• Tích hợp âm thanh hoặc giọng nói cảnh báo khi gặp vật cản.
• Thêm servo quét góc cảm biến siêu âm để phát hiện hai bên.

7. Linh kiện cần thiết

Linh kiện	Số lượng	Ghi chú
ESP32 DevKit 38 Pin	1	Bộ điều khiển
Cảm biến siêu âm HC-SR04	1	Phía trước xe
Cảm biến dò line IR	2	Trái và phải
L298N Motor Driver	1	Cầu H kép
Motor DC + bánh xe	2
Pin 7.4V hoặc 9V	1	Nguồn cấp
Dây nối, Breadboard	–

8. Kết luận

Bài học này giúp bạn hoàn thiện robot tự hành cấp độ 2 – có khả năng vừa dò đường vừa tránh vật cản. Khi hiểu rõ cách phối hợp cảm biến và điều khiển động cơ, bạn có thể mở rộng lên xe tự hành thông minh, robot AI hoặc robot thi đấu chuyên nghiệp.