Bạn đam mê công nghệ và muốn tự tay chế tạo một robot thông minh? Đừng lo, bạn không cần phải là kỹ sư hay lập trình viên chuyên nghiệp để bắt đầu! Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách tạo ra một robot đơn giản có thể di chuyển từ điểm A đến điểm B, với các lựa chọn từ linh kiện cơ bản đến bộ kit có sẵn. Đây không chỉ là một trải nghiệm thú vị mà còn giúp bạn học thêm về điện tử và lập trình một cách dễ hiểu, dễ làm tại nhà.

Phần 1: Hướng dẫn lắp ráp robot tại nhà: Từng bước chi tiết cho người mới

Bước 1: Cách làm robot đơn giản tại nhà cho người mới bắt đầu

Bạn không cần phải hàn mạch, và hầu hết các linh kiện đều có thể mua ở cửa hàng điện tử hoặc qua mạng. Một số bộ kit còn có sẵn toàn bộ linh kiện cần thiết.

Những linh kiện cần chuẩn bị:

1. Bo mạch điều khiển Arduino Uno (hoặc loại tương đương)
   → Đây là “bộ não” của robot, điều khiển mọi hoạt động.

2. 2 động cơ servo quay liên tục
   → Giúp robot di chuyển về phía trước, lùi hoặc xoay.

3. 2 bánh xe phù hợp với động cơ servo

4. 1 bánh xe phụ nhỏ (caster roller)
   → Giúp robot giữ thăng bằng khi di chuyển.

5. 1 bảng mạch thử (breadboard) không cần hàn
   → Nên chọn loại có 2 hàng nguồn dương và âm mỗi bên.

6. 1 cảm biến khoảng cách (kèm dây cắm 4 chân)
   → Giúp robot phát hiện vật cản phía trước.

7. 1 nút nhấn mini
   → Dùng để khởi động hoặc tắt robot.

8. 1 điện trở 10kΩ
   → Hỗ trợ kết nối nút nhấn hoạt động ổn định.

9. 1 cáp USB A to B
   → Dùng để lập trình cho Arduino từ máy tính.

10. 1 bộ chân cắm (breakaway headers)
    → Giúp kết nối các linh kiện với breadboard dễ dàng hơn.

11. 1 hộp pin 6 viên AA (có jack nguồn 9V DC)
    → Cung cấp năng lượng cho robot hoạt động.

12. Dây cắm hoặc dây điện mảnh 22 AWG
    → Dùng để nối các linh kiện lại với nhau.

13. Keo nến hoặc băng keo hai mặt loại chắc
    → Dùng để cố định các bộ phận trên thân robot.

Bước 2: Bắt đầu lắp ráp: Dùng hộp pin làm thân robot

Lật ngược hộp pin lại sao cho mặt lưng phẳng hướng lên trên. Đây sẽ là phần đế để bạn lắp các bộ phận khác lên — chính là “thân robot” của bạn.

Bước 3: Gắn động cơ: Căn chỉnh đúng để robot chạy thẳng

• Đặt 2 động cơ servo ở đầu hộp pin — nơi có dây điện đi ra.

• Cho mặt đáy của 2 động cơ chạm nhau, nằm song song hai bên hộp pin.

• Phần trục quay của mỗi động cơ phải hướng ra hai bên.

• Dây điện của động cơ nên hướng về phía sau, cùng chiều với dây hộp pin.

Lưu ý: Cần căn chỉnh động cơ thật thẳng và đều nhau, nếu không robot sẽ bị lệch khi di chuyển.

Bước 4: Cố định động cơ: Gắn chắc chắn để robot ổn định

• Dùng băng keo hai mặt chắc hoặc keo nến để dán 2 động cơ servo vào hộp pin.

• Gắn sao cho lưng của động cơ thẳng hàng với mặt sau của hộp pin.

• Đảm bảo động cơ được dán chặt, không lung lay.

Kết quả: Hai động cơ sẽ chiếm nửa sau của hộp pin, tạo thành phần đuôi của thân robot.

Bước 5: Gắn bảng mạch thử (breadboard): Vị trí và hướng đặt đúng cách

• Đặt breadboard vuông góc với chiều dài hộp pin, ở phần trống phía trước (nửa còn lại).

• Breadboard nên nhô nhẹ ra phía trước hộp pin và lấn một chút sang hai bên.

• Dán chắc chắn bằng băng keo hai mặt hoặc keo nến để tránh bong tróc khi cắm dây.

• Đảm bảo hàng “A” trên breadboard hướng về phía động cơ servo (tức là quay về phía sau robot).

Việc căn đúng hướng giúp dễ dàng kết nối các dây và linh kiện sau này.

Bước 6: Gắn bo mạch Arduino: Đặt đúng vị trí để kết nối dễ dàng

• Dán bo mạch Arduino lên trên hai động cơ servo — chỗ tiếp giáp giữa chúng sẽ tạo thành một mặt phẳng nhỏ.

• Căn chỉnh sao cho:

  • Cổng USB và nguồn của Arduino hướng về phía sau robot (cùng chiều dây của hộp pin và servo).

  • Phía trước của Arduino chỉ hơi chồng nhẹ lên phần đầu của breadboard.

Mẹo nhỏ: Dán chắc bo mạch để khi cắm dây hoặc lập trình, robot không bị xê dịch.

Bước 7: Gắn bánh xe: Ép chặt để đảm bảo độ bám

• Lấy 2 bánh xe và ấn mạnh vào trục quay của động cơ servo ở hai bên robot.

• Có thể cần dùng lực đáng kể vì bánh được thiết kế rất khít để giúp robot di chuyển chắc chắn và không bị trượt.

Lưu ý: Đảm bảo bánh xe gắn thẳng trục và không lỏng lẻo, nếu không robot sẽ chạy lệch hoặc mất cân bằng.

Bước 8: Gắn bánh xe phụ (caster): Giúp robot giữ thăng bằng và xoay linh hoạt

• Lật úp robot lại, bạn sẽ thấy phần breadboard nhô ra phía trước hộp pin.

• Gắn bánh caster vào mặt dưới của phần breadboard nhô ra này — đây sẽ là bánh trước của robot.

• Nếu bánh caster không chạm được xuống đất, hãy dùng thêm miếng đệm nâng (risers) để điều chỉnh độ cao.

Mẹo:

• Một số bộ kit có sẵn risers đi kèm với caster.

• Đảm bảo caster được gắn chắc chắn và thẳng, để robot có thể quay mượt mà khi di chuyển.

Phần 2: Cách đấu dây robot tại nhà: Kết nối linh kiện đơn giản, dễ hiểu

Bước 1: Chuẩn bị chân cắm (headers) để nối động cơ

• Bẻ 2 đoạn chân cắm loại 3 chân (3-pin headers) từ dải chân cắm lớn.

• Đẩy các chân kim loại xuống sao cho mỗi chân nhô ra đều nhau ở cả hai mặt của nhựa.
  → Mục đích là để bạn có thể cắm một đầu vào breadboard, còn đầu kia sẽ nối với dây từ động cơ servo.

Lưu ý: Đây là bước chuẩn bị giúp kết nối nhanh và gọn gàng giữa động cơ và mạch điều khiển.

Bước 2: Cắm chân cắm vào breadboard: Vị trí chính xác để nối động cơ

• Cắm 2 đoạn chân cắm (3-pin headers) vào hàng E của breadboard:

  • Đoạn thứ nhất vào lỗ số 1 đến 3

  • Đoạn thứ hai vào lỗ số 6 đến 8

• Đảm bảo các chân được cắm chắc chắn, thẳng đứng, không lỏng lẻo.

Mục đích: Đây sẽ là điểm trung gian để bạn dễ dàng nối dây từ động cơ servo vào mạch điều khiển một cách ngăn nắp và thuận tiện.

Bước 3: Kết nối dây từ động cơ servo vào breadboard

• Cắm dây của các động cơ servo vào các đoạn chân cắm (headers) vừa gắn trên breadboard:

  • Dây đen (dây GND) của mỗi servo nằm ở bên trái, tức là cắm vào pin 1 và pin 6.

  • Servo bên trái nối với header bên trái (pin 1–3)

  • Servo bên phải nối với header bên phải (pin 6–8)

Lưu ý:

• Cắm đúng chiều màu dây (đen – đỏ – vàng) để tránh chập mạch.

• Đảm bảo không cắm nhầm giữa servo trái và phải để robot hoạt động chính xác.

Bước 4: Cấp nguồn cho động cơ: Nối dây nguồn vào rail dương

• Dùng 2 dây jumper màu đỏ để nối:

  • Pin C2 → tới đường ray đỏ (dương) ở phía sau breadboard

  • Pin C7 → cũng nối vào cùng đường ray đỏ này

Lưu ý:

• Đường ray đỏ này là hàng cấp nguồn dương chung cho các linh kiện.

• Hãy dùng rail phía sau breadboard (gần thân robot hơn) để giữ dây gọn gàng và dễ quản lý.

Bước 5: Nối dây mass (GND): Kết nối đất cho động cơ

• Dùng 2 dây jumper màu đen để nối:

  • Pin B1 → vào đường ray xanh (GND) phía sau breadboard

  • Pin B6 → cũng nối vào cùng đường ray xanh này

Lưu ý quan trọng:

• Chỉ cắm vào đường ray xanh (mass/ground) — không được cắm nhầm sang đường ray đỏ (nguồn dương), nếu không sẽ gây chập mạch.

• Đường ray xanh phía sau sẽ cấp mass chung cho cả hệ thống robot.

Bước 6: Kết nối dây điều khiển từ Arduino đến động cơ

• Dùng 2 dây jumper màu trắng để nối:

  • Pin 12 trên Arduino → đến lỗ A3 trên breadboard

  • Pin 13 trên Arduino → đến lỗ A8 trên breadboard

Ý nghĩa:

• Đây là dây tín hiệu điều khiển từ Arduino đến 2 động cơ servo.

• Giúp Arduino ra lệnh cho bánh xe quay, điều hướng robot di chuyển theo ý muốn.

Bước 7: Gắn cảm biến khoảng cách: Vị trí chính giữa, không dùng rail ngoài

• Cắm cảm biến khoảng cách vào hàng J (hàng có chữ cái) trên breadboard, ngay phía trước robot.

• Đặt cảm biến sao cho nằm chính giữa, có số lỗ trống bằng nhau ở cả hai bên.

• Không cắm cảm biến vào các đường rail ngoài (dây nguồn/mass) của breadboard.

Lưu ý:

• Đặt đúng vị trí giúp cảm biến hoạt động hiệu quả và dây nối không bị rối.

• Cảm biến này sẽ giúp robot phát hiện vật cản phía trước để tránh va chạm.

Bước 8: Nối mass cho cảm biến: Đảm bảo hoạt động ổn định

• Dùng 1 dây jumper màu đen để nối:

  • Pin I14 (ngay sau chân cảm biến) → đến đường ray xanh (mass) bên trái cảm biến (phía sau breadboard).

Mục đích:

• Kết nối này giúp nối mass (GND) cho cảm biến khoảng cách, cần thiết để cảm biến hoạt động ổn định và chính xác.

• Đảm bảo bạn cắm đúng vào rail màu xanh, tránh nhầm với rail đỏ (nguồn dương).

Bước 9: Cấp nguồn cho cảm biến: Kết nối vào rail dương

• Dùng 1 dây jumper màu đỏ để nối:

  • Pin I17 (chân cấp nguồn của cảm biến) → đến đường ray đỏ (nguồn dương) bên phải cảm biến (phía sau breadboard).

Mục đích:

• Cung cấp điện áp hoạt động (VCC) cho cảm biến khoảng cách.

• Đảm bảo dây được cắm đúng vào đường ray đỏ, không nhầm với mass (ray xanh).

Bước 10: Kết nối tín hiệu từ cảm biến đến Arduino: Truyền dữ liệu điều khiển

• Dùng 2 dây jumper màu trắng để kết nối:

  • Pin I15 (chân tín hiệu đầu tiên của cảm biến) → đến chân số 9 trên Arduino

  • Pin I16 (chân tín hiệu thứ hai) → đến chân số 8 trên Arduino

Mục đích:

• Cho phép cảm biến gửi dữ liệu khoảng cách về cho Arduino.

• Từ đó, Arduino sẽ xử lý thông tin và điều khiển robot tránh vật cản.

Phần 3: Cách cấp nguồn cho robot DIY: An toàn và hiệu quả tại nhà

Bước 1: Cách đặt robot để thấy pin

• Đặt robot nằm nghiêng sang một bên.

• Xoay robot sao cho bạn nhìn thấy rõ hộp pin.

• Đảm bảo dây cáp của hộp pin nằm ở phía dưới, kéo ra bên trái.

Bước 2: Kết nối dây đỏ vào đúng vị trí trên hộp pin

• Kết nối một dây đỏ vào lò xo thứ hai từ bên trái ở phía dưới.

• Kiểm tra lại để đảm bảo hộp pin được đặt đúng hướng.

Bước 3: Kết nối dây đen để cung cấp điện cho Arduino

• Kết nối dây đen vào lò xo cuối cùng ở góc dưới bên phải.

• Hai dây này sẽ giúp cung cấp điện áp đúng cho Arduino.

Bước 4: Kết nối dây vào các chân trên bảng mạch

• Kết nối dây đỏ và dây đen vào các chân đỏ và xanh ở phía bên phải của bảng mạch.

• Dây đen cắm vào chân xanh ở vị trí số 30.

• Dây đỏ cắm vào chân đỏ ở vị trí số 30.

Bước 5: Kết nối dây GND từ Arduino vào bảng mạch

• Kết nối dây đen từ chân GND trên Arduino vào thanh xanh ở phía sau bảng mạch.

• Cắm dây vào chân số 28 trên thanh xanh.

Bước 6: Kết nối dây đen giữa các thanh xanh trên bảng mạch

• Kết nối dây đen từ thanh xanh phía sau vào thanh xanh phía trước ở chân số 29.

• Không kết nối vào các thanh đỏ để tránh làm hỏng Arduino.

Bước 7: Cung cấp nguồn cho Arduino bằng dây đỏ

• Kết nối dây đỏ từ thanh đỏ phía trước ở chân số 30 vào chân 5V trên Arduino.

• Dây này sẽ cung cấp nguồn điện cho Arduino.

Bước 8: Lắp công tắc để tắt robot dễ dàng

• Cắm công tắc vào khe giữa các hàng chân 24-26.

• Công tắc này giúp bạn tắt robot mà không cần phải rút nguồn điện.

Bước 9: Cung cấp điện cho công tắc

• Kết nối dây đỏ từ chân H24 vào thanh đỏ ở chân tiếp theo bên phải cảm biến.

• Dây này sẽ cấp nguồn cho công tắc.

Bước 10: Kết nối điện trở vào bảng mạch

• Dùng điện trở để nối H26 với thanh xanh.

• Cắm điện trở vào chân ngay cạnh dây đen mà bạn đã kết nối trước đó.

Bước 11: Kết nối dây trắng để Arduino nhận diện công tắc

• Kết nối dây trắng từ G26 vào chân 2 trên Arduino.

• Dây này giúp Arduino nhận diện công tắc.

Phần 4: Hướng dẫn cài đặt phần mềm Arduino để lập trình robot tại nhà

Bước 1: Tải và sử dụng Arduino IDE

• Tải và giải nén Arduino IDE từ trang web arduino.cc/en/main/software. Đây là môi trường phát triển giúp lập trình và tải mã lên vi điều khiển Arduino.

• Sau khi tải, nhấp đúp vào file để giải nén, rồi di chuyển thư mục vào nơi dễ truy cập.

• Bạn không cần cài đặt chương trình, chỉ cần chạy trực tiếp từ thư mục đã giải nén bằng cách nhấp đúp vào file arduino.exe.

Bước 2: Kết nối nguồn điện cho Arduino

• Kết nối hộp pin với Arduino.

• Cắm jack của hộp pin vào cổng kết nối trên Arduino để cấp nguồn điện cho nó.

Bước 3: Kết nối Arduino với máy tính

• Cắm Arduino vào máy tính qua cổng USB.

• Windows có thể sẽ không nhận diện thiết bị ngay lập tức.

Bước 4: Mở Trình Quản Lý Thiết Bị trên Windows

• Nhấn tổ hợp phím Win+R, sau đó gõ devmgmt.msc.

• Lệnh này sẽ mở Trình Quản Lý Thiết Bị (Device Manager).

Bước 5: Cập nhật phần mềm trình điều khiển cho thiết bị

• Nhấp chuột phải vào "Unknown device" trong mục "Other devices" và chọn "Update Driver Software."

• Nếu không thấy tùy chọn này, nhấn "Properties", chọn tab "Driver", rồi nhấn "Update Driver."

Bước 6: Chọn trình điều khiển cho Arduino

• Chọn "Browse my computer for driver software."

• Điều này cho phép bạn chọn trình điều khiển đi kèm với Arduino IDE.

Bước 7: Chọn thư mục trình điều khiển

• Nhấn "Browse" rồi điều hướng đến thư mục bạn đã giải nén trước đó.

• Trong đó sẽ có một thư mục "drivers".

Bước 8: Xác nhận cài đặt trình điều khiển

• Chọn thư mục "drivers" và nhấn "OK."

• Xác nhận để tiếp tục nếu có cảnh báo về phần mềm không rõ nguồn gốc.

Phần 5: Cách lập trình robot di chuyển bằng Arduino: Code mẫu dễ áp dụng

Bước 1: Mở Arduino IDE

• Mở Arduino IDE bằng cách nhấp đúp vào file arduino.exe trong thư mục IDE.

• Bạn sẽ thấy một dự án trống khi mở chương trình.

Bước 2: Dán mã để robot di chuyển thẳng

• Dán mã dưới đây vào Arduino IDE để robot di chuyển thẳng. Mã này giúp Arduino liên tục di chuyển về phía trước.

#include <Servo.h> // thêm thư viện "Servo" vào chương trình

// tạo hai đối tượng servo
Servo leftMotor;
Servo rightMotor;

void setup()
{
    leftMotor.attach(12); // nếu bạn vô tình đổi chân kết nối, có thể đổi lại số chân ở đây
    rightMotor.attach(13);
}

void loop()
{
    leftMotor.write(180); // với quay liên tục, 180 khiến servo di chuyển với tốc độ tối đa "về phía trước"
    rightMotor.write(0); // nếu cả hai đều ở 180, robot sẽ quay vòng vì các servo bị đảo chiều. "0" sẽ di chuyển với tốc độ tối đa "lùi."
}

Bước 3: Tải và chạy chương trình trên Arduino

• Xây dựng và tải chương trình lên Arduino. Nhấn nút mũi tên phải ở góc trên bên trái để xây dựng và tải chương trình vào Arduino đã kết nối.

• Bạn có thể muốn nhấc robot lên khỏi mặt đất, vì nó sẽ tiếp tục di chuyển về phía trước ngay sau khi chương trình được tải lên.

Bước 4: Thêm chức năng công tắc tắt (Kill Switch)

• Thêm mã sau vào phần void loop() của chương trình để kích hoạt công tắc tắt. Đặt đoạn mã trên các lệnh write().

if(digitalRead(2) == HIGH) // kiểm tra khi nút nhấn trên chân 2 của Arduino được nhấn
{
    while(1)
    {
        leftMotor.write(90); // "90" là vị trí trung tính cho servo, khiến nó ngừng quay
        rightMotor.write(90);
    }
}

• Điều này sẽ giúp robot dừng lại ngay khi nút nhấn được kích hoạt.

Bước 5: Tải và kiểm tra mã với công tắc tắt

• Tải và kiểm tra mã của bạn. Với chức năng công tắc tắt đã thêm vào, robot sẽ tiếp tục di chuyển về phía trước cho đến khi bạn nhấn công tắc, lúc này nó sẽ dừng lại.

#include <Servo.h>

// tạo hai đối tượng servo
Servo leftMotor;
Servo rightMotor;

void setup()
{
    leftMotor.attach(12); 
    rightMotor.attach(13);
}

void loop()
{
    if(digitalRead(2) == HIGH) 
    {
        while(1)
        {
            leftMotor.write(90); 
            rightMotor.write(90);
        }
    }

    leftMotor.write(180); 
    rightMotor.write(0); 
}

• Sau khi tải mã lên Arduino, robot sẽ di chuyển tiếp cho đến khi công tắc tắt được nhấn, khiến robot dừng lại.

Phần 6: Điều khiển robot tránh vật cản bằng cảm biến

Dưới đây là mã đầy đủ cho robot của bạn, giúp nó di chuyển về phía trước và quay trái khi gặp vật cản nhờ cảm biến siêu âm.

#include <Servo.h>

Servo leftMotor;
Servo rightMotor;

const int serialPeriod = 250;       // Giới hạn output console mỗi 1/4 giây
unsigned long timeSerialDelay = 0;

const int loopPeriod = 20;          // Cảm biến đọc dữ liệu mỗi 20ms (tần suất 50Hz)
unsigned long timeLoopDelay = 0;

// Gán chân TRIG và ECHO cho cảm biến siêu âm
const int ultrasonic2TrigPin = 8;
const int ultrasonic2EchoPin = 9;

int ultrasonic2Distance;
int ultrasonic2Duration;

// Định nghĩa hai trạng thái: đi thẳng hoặc quay trái
#define DRIVE_FORWARD     0
#define TURN_LEFT         1

int state = DRIVE_FORWARD; // 0 = đi thẳng (MẶC ĐỊNH), 1 = quay trái

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
  
    pinMode(ultrasonic2TrigPin, OUTPUT);
    pinMode(ultrasonic2EchoPin, INPUT);
    
    leftMotor.attach(12);
    rightMotor.attach(13);
}

void loop()
{
    if(digitalRead(2) == HIGH) // Kiểm tra công tắc tắt
    {
        while(1)
        {
            leftMotor.write(90);
            rightMotor.write(90);
        }
    }

    debugOutput(); // In thông báo debug lên console
    
    if(millis() - timeLoopDelay >= loopPeriod)
    {
        readUltrasonicSensors(); // Đọc và lưu khoảng cách cảm biến
        
        stateMachine(); // Xử lý trạng thái của robot
        
        timeLoopDelay = millis();
    }
}

void stateMachine()
{
    if(state == DRIVE_FORWARD) // Nếu không có vật cản
    {
        if(ultrasonic2Distance > 6 || ultrasonic2Distance < 0) // Nếu không có vật cản phía trước
        {
            rightMotor.write(180); // Di chuyển thẳng
            leftMotor.write(0);
        }
        else // Nếu có vật cản
        {
            state = TURN_LEFT; // Chuyển sang trạng thái quay trái
        }
    }
    else if(state == TURN_LEFT) // Nếu có vật cản, quay trái
    {
        unsigned long timeToTurnLeft = 500; // Thời gian để quay 90 độ (~0.5 giây)
        unsigned long turnStartTime = millis(); // Lưu thời gian bắt đầu quay

        while((millis() - turnStartTime) < timeToTurnLeft) // Quay trong khoảng thời gian xác định
        {
            rightMotor.write(180);
            leftMotor.write(180);
        }
        
        state = DRIVE_FORWARD; // Quay xong, quay lại trạng thái đi thẳng
    }
}

void readUltrasonicSensors()
{
    digitalWrite(ultrasonic2TrigPin, HIGH);
    delayMicroseconds(10); // Giữ chân TRIG cao ít nhất 10 micro giây
    digitalWrite(ultrasonic2TrigPin, LOW);
    
    ultrasonic2Duration = pulseIn(ultrasonic2EchoPin, HIGH);
    ultrasonic2Distance = (ultrasonic2Duration / 2) / 29; // Tính khoảng cách từ độ dài xung
}

// Đầu ra cho việc debug lỗi trên console
void debugOutput()
{
    if((millis() - timeSerialDelay) > serialPeriod)
    {
        Serial.print("ultrasonic2Distance: ");
        Serial.print(ultrasonic2Distance);
        Serial.print("cm");
        Serial.println();
        
        timeSerialDelay = millis();
    }
}

Giải thích:

1. Cảm biến siêu âm: Đo khoảng cách và giúp robot phát hiện vật cản.

2. Robot di chuyển: Robot đi thẳng khi không có vật cản, quay trái khi gặp vật cản.

3. Công tắc tắt (Kill Switch): Khi nút nhấn được kích hoạt, robot dừng lại.

Tải và kiểm tra mã trên Arduino để robot có thể tự động tránh vật cản và quay trái khi gặp chướng ngại vật.

Biên dịch: Rowan Hudson Le.