RLF lesson 01 — Kiểm tra đầu vào: robot 2WD, motor, PWM, Serial và cảm biến line

1. Sau bài này bạn làm được gì?

Sau bài này, bạn sẽ làm được 10 việc:

1. Kiểm tra robot 2WD đã đủ điều kiện để học Robot Dò Line chuyên sâu.
2. Xác nhận motor trái/phải hoạt động đúng chiều.
3. Xác nhận PWM điều khiển tốc độ motor còn ổn định.
4. Xác nhận stopRobot() đáng tin trước khi chạy line.
5. Xác nhận Serial Monitor in log rõ ràng, đủ dùng để debug.
6. Kiểm tra cảm biến line hoặc sensor array đọc được nền và line.
7. Ghi được baseline raw data của từng cảm biến line.
8. Phát hiện lỗi phổ biến trước khi học calibration/P/PD/PID.
9. Đánh giá robot đã sẵn sàng sang RLF 02 hay cần sửa lại phần Robot Starter.
10. Nộp được checklist, log và video bằng chứng đầu vào.

Bài này là bài đầu vào của khóa Robot Dò Line.

Nếu Robot Starter giúp bạn làm robot 2WD chạy được, thì Robot Dò Line chuyên sâu sẽ yêu cầu robot chạy ổn định hơn, dữ liệu cảm biến rõ hơn và log chính xác hơn.

---

2. Vì sao cần kiểm tra đầu vào?

Robot dò line chuyên sâu sẽ học:

sensor array
calibration
weighted average
setpoint
error
P
PD
PID
sample time
lost-line recovery
tuning bằng dữ liệu

Nếu robot chưa ổn ở các phần cơ bản như motor, PWM, Serial hoặc cảm biến line, bạn sẽ rất khó học các thuật toán phía sau.

Ví dụ:

Lỗi đầu vào	Hậu quả khi học dò line
Motor trái/phải sai chiều	P/PD/PID sẽ điều khiển sai
stopRobot() không chắc	Robot nguy hiểm khi mất line
PWM thấp không làm motor quay	Tuning tốc độ khó
Serial log rối	Không phân tích được lỗi
Line sensor đọc nền/line không rõ	Weighted average/PID không có dữ liệu tốt
Dây chạm bánh	Robot lệch nhưng tưởng thuật toán sai
Pin yếu	Kết quả tune không lặp lại

> Robot dò line tốt bắt đầu từ đầu vào tốt.

---

3. Bài này không dạy lại toàn bộ Robot Starter

Bài này không lặp lại chi tiết các bài cũ.

Bạn chỉ cần kiểm tra:

robot 2WD
motor
PWM
Serial
line sensor
log
an toàn

Nếu một phần chưa đạt, hãy quay lại bài tương ứng trong Robot Starter hoặc Core Robotics Skills.

---

4. Điều kiện phần cứng tối thiểu

Robot cần có:

Thành phần	Yêu cầu
Chassis 2WD	lắp chắc, bánh/caster không kẹt
Arduino Uno hoặc tương thích	upload code được, Serial ổn
TB6612FNG hoặc driver tương đương	điều khiển 2 motor
2 motor DC	trái/phải đúng chiều, PWM chạy được
Nguồn motor	đủ pin, không reset Arduino
Cảm biến line	ít nhất 1 mắt, tốt hơn là 3/5 mắt nếu học chuyên sâu
Đường line test	nền sáng, line tối, tương phản rõ
Serial Monitor	dùng để xem log raw/speed/state

Nếu chưa có sensor array 3/5 mắt, vẫn có thể học bài đầu, nhưng các bài sau về weighted average sẽ cần nhiều cảm biến hơn.

---

5. Pin map mặc định

Motor TB6612FNG:

Chức năng	Arduino
STBY	D4
LEFT_PWM / PWMA	D5
LEFT_IN1 / AIN1	D7
LEFT_IN2 / AIN2	D8
RIGHT_PWM / PWMB	D6
RIGHT_IN1 / BIN1	D9
RIGHT_IN2 / BIN2	D10

Cảm biến line:

Cảm biến	Arduino
Sensor giữa / 1 mắt	A0
Sensor trái nếu có	A1
Sensor phải nếu có	A2
Sensor 5 mắt nếu có	A0, A1, A2, A3, A4

Nếu robot của bạn dùng pin khác, cập nhật code và ghi rõ trong practice sheet.

---

6. Checklist an toàn trước khi kiểm tra

STT	Mục kiểm tra	Đạt?
1	Robot không ở mép bàn/cầu thang
2	Có thể tắt nguồn motor nhanh
3	Dây không chạm bánh
4	Không có vít kim loại trên board
5	Pin motor đủ điện
6	GND chung chắc
7	Cảm biến line không chạm mặt sàn
8	Serial Monitor mở được
9	stopRobot đã kiểm tra
10	Test tốc độ thấp trước

Nếu một mục chưa đạt, sửa trước khi chạy motor.

---

Phần A — Preflight robot và Serial

7. Code 1 — Preflight heartbeat và pin map

Tạo file:

RLF_lesson_01A_preflight_heartbeat_pinmap.ino

Sketch này:

• nhấp nháy LED_BUILTIN;
• in uptime;
• in pin map motor và cảm biến line;
• không chạy motor.

Kết quả mong đợi:

LED_BUILTIN nhấp nháy đều
uptime_ms tăng đều
Serial không reset
pin map in rõ

Nếu uptime quay về 0 bất thường, nghi Arduino reset, cáp USB, nguồn hoặc dây chập.

---

8. Bài thực hành A — Preflight

Kiểm tra	Kết quả	Ghi chú
Upload thành công
LED_BUILTIN nhấp nháy
Serial uptime tăng đều
Không reset bất thường
Pin map đúng với robot thật

---

Phần B — Motor và PWM

9. Vì sao motor phải kiểm tra lại?

Robot Starter có thể đã chạy, nhưng trước khóa dò line cần xác nhận lại:

• motor trái/phải không bị đảo;
• PWM ở các mức thấp/vừa/cao còn hoạt động;
• tốc độ thấp đủ làm robot di chuyển;
• stopRobot() dừng cả hai motor;
• driver không nóng;
• Arduino không reset khi motor chạy.

Dò line cần motor phản ứng đều. Nếu motor lỗi, thuật toán PID sau này không cứu được.

---

10. Code 2 — Motor PWM diagnostic

Tạo file:

RLF_lesson_01B_motor_pwm_diagnostic_serial.ino

Lệnh Serial:

Lệnh	Ý nghĩa
L	test motor trái forward
R	test motor phải forward
F	hai motor forward
B	hai motor backward
S	stop
1/2/3/4	speed 60/80/100/130
H	help

Robot cần được kê lên trước khi test.

---

11. Bài thực hành B — Motor/PWM

Lệnh	Mong đợi	Thực tế	Đạt?
L	chỉ motor trái quay
R	chỉ motor phải quay
F	hai bánh hướng tiến
B	hai bánh hướng lùi
S	hai motor dừng
Speed 60	motor quay ổn?
Speed 80	motor quay ổn?
Speed 100	motor quay ổn?

Ghi tốc độ nhỏ nhất motor quay ổn định:

Motor trái PWM min = ______
Motor phải PWM min = ______

---

Phần C — Serial log chuẩn cho Robot Dò Line

12. Vì sao log cần chuẩn?

Trong Robot Dò Line, bạn sẽ dựa vào log để phân tích:

raw sensor
calibrated sensor
position
error
correction
leftSpeed
rightSpeed
state

Nếu log không rõ, việc tuning P/PD/PID sẽ rất khó.

Format nên dùng:

key=value,key=value,key=value

hoặc CSV:

time_ms,leftRaw,centerRaw,rightRaw,leftSpeed,rightSpeed

Bài này kiểm tra khả năng in log có nhịp, không quá rối.

---

13. Code 3 — Serial log format test

Tạo file:

RLF_lesson_01C_serial_log_format_test.ino

Sketch này in:

time_ms,mode,lineRaw,leftSpeed,rightSpeed

Không cần chạy motor thật nếu chưa muốn.

---

14. Bài thực hành C — Log format

Mục	Đạt?	Ghi chú
Có header CSV hoặc key-value rõ
Có time_ms
Có sensor value
Có motor speed
Tần suất log dễ đọc
Không in quá nhiều gây rối

---

Phần D — Cảm biến line 1 mắt

15. Kiểm tra cảm biến line đơn

Nếu robot chỉ có một cảm biến line, kiểm tra:

nền sáng
line tối
mép line
độ cao cảm biến
ánh sáng khác

Bạn cần biết:

LINE_IS_LOW = true hay false
LINE_THRESHOLD = bao nhiêu
UNCERTAIN_MARGIN = bao nhiêu

---

16. Code 4 — Line sensor single raw threshold check

Tạo file:

RLF_lesson_01D_line_sensor_single_threshold_check.ino

Sketch này in:

raw=...,state=LINE/BACKGROUND/UNCERTAIN

Mục tiêu là xác nhận threshold từ RS13/RS14 vẫn đúng.

---

17. Bài thực hành D — Cảm biến line đơn

Bề mặt	Raw/Average	State	Ghi chú
Nền sáng
Line đen
Mép line trái
Mép line phải
Ánh sáng khác

Kết luận:

LINE_THRESHOLD = ______
LINE_IS_LOW = true / false
UNCERTAIN_MARGIN = ______

---

Phần E — Sensor array 3 mắt hoặc 5 mắt

18. Vì sao cần sensor array?

Robot dò line chuyên sâu cần biết line lệch bao nhiêu, không chỉ biết có line hay không.

Một sensor array giúp robot biết:

line lệch trái
line ở giữa
line lệch phải
line mất

Các bài sau sẽ học weighted average và error. Bài này chỉ kiểm tra raw data.

---

19. Code 5 — Sensor array raw check

Tạo file:

RLF_lesson_01E_sensor_array_raw_check.ino

Sketch hỗ trợ 3 kênh mặc định:

LEFT=A1
CENTER=A0
RIGHT=A2

Nếu có 5 mắt, có thể mở rộng A0–A4.

Log:

time_ms,leftRaw,centerRaw,rightRaw

---

20. Bài thực hành E — Sensor array

Vị trí line	Left raw	Center raw	Right raw	Nhận xét
Line dưới cảm biến trái
Line dưới cảm biến giữa
Line dưới cảm biến phải
Không có line
Line rộng che nhiều mắt

Nếu sensor trái/phải bị đảo vị trí, ghi lại ngay. Đây là lỗi rất nguy hiểm khi học weighted average.

---

Phần F — Bài test đầu vào tổng hợp

21. Code 6 — Entry readiness dashboard

Tạo file:

RLF_lesson_01F_entry_readiness_dashboard.ino

Sketch này in dashboard tổng hợp:

time_ms,leftRaw,centerRaw,rightRaw,lineState,motorReady,notes

Mục tiêu không phải tự chấm điểm hoàn toàn, mà giúp bạn có log để trainer đánh giá.

---

22. Checklist đạt đầu vào RLF

Nhóm	Điều kiện đạt	Đạt?	Bằng chứng
Cơ khí	bánh/caster không kẹt, dây không chạm bánh
Nguồn	Arduino không reset khi motor chạy
Motor	L/R/F/B/S đúng
PWM	speed thấp/vừa hoạt động
Serial	log rõ, có time_ms/sensor/speed
Line sensor	phân biệt nền/line rõ
Sensor array nếu có	trái/giữa/phải đọc đúng vị trí
Safety	stopRobot đáng tin

Nếu chưa đạt, ghi rõ cần sửa gì trước RLF 02.

---

23. Bảng lỗi đầu vào thường gặp

Triệu chứng	Nghi ngờ	Cách kiểm tra	Cách xử lý
Motor trái/phải đảo	dây/kênh A-B/cờ invert	test L/R	sửa pin map hoặc cờ invert
PWM 60 không quay	motor có vùng chết	test nhiều speed	đặt min speed phù hợp
Arduino reset khi motor chạy	pin/GND/nguồn	heartbeat + motor test	thay pin, kiểm tra GND
Line sensor không phân biệt line/nền	threshold/độ cao/ánh sáng	raw check	chỉnh độ cao/threshold
Sensor array trái/phải đảo	lắp ngược hoặc pin map sai	đưa line dưới từng mắt	sửa mapping
Log quá rối	format không chuẩn	xem Serial	dùng CSV/key-value
Dây chạm bánh	cơ khí/dây	quay bánh bằng tay	cố định dây
Robot chạy lệch nặng	cơ khí/trim	test forward ngắn	kiểm tra caster/bánh/trim

---

24. Tiêu chí được học tiếp RLF 02

Bạn sẵn sàng sang RLF 02 khi:

• robot 2WD chạy/dừng an toàn;
• motor trái/phải đúng chiều;
• PWM điều khiển được speed cơ bản;
• Serial log rõ;
• line sensor đọc được line/nền;
• nếu có sensor array, biết kênh trái/giữa/phải;
• robot không reset khi chạy test ngắn;
• có checklist và bằng chứng đầu vào.

Nếu chưa đạt, không sao. Bài này giúp bạn biết cần sửa gì.

---

25. Câu hỏi kiểm tra nhanh

1. Vì sao cần kiểm tra đầu vào trước khi học P/PD/PID?
2. Nếu motor trái/phải bị đảo, thuật toán dò line sẽ bị ảnh hưởng thế nào?
3. Vì sao cần biết PWM nhỏ nhất làm motor quay?
4. Serial log cho Robot Dò Line nên có những trường nào?
5. Vì sao line sensor raw quan trọng hơn chỉ đọc DO?
6. Sensor array giúp gì so với một cảm biến?
7. Nếu sensor trái/phải bị đảo, các bài weighted average sẽ sai ra sao?
8. Nếu robot reset khi motor chạy, cần kiểm tra gì đầu tiên?
9. Điều kiện tối thiểu để sang RLF 02 là gì?
10. Robot của em hiện cần cải thiện điểm nào nhất?

---

26. Bằng chứng cần nộp

Nộp 6 phần:

1. Ảnh robot 2WD hiện tại.
2. Video motor diagnostic L/R/F/B/S.
3. Ảnh Serial log PWM/motor.
4. Ảnh hoặc log cảm biến line trên nền và line.
5. Nếu có sensor array: log trái/giữa/phải.
6. Checklist đầu vào RLF đã điền.

---

27. Kết luận

Bài này giúp bạn kiểm tra robot có đủ điều kiện để học Robot Dò Line chuyên sâu hay chưa.

Bạn đã kiểm tra:

robot 2WD
motor
PWM
Serial
line sensor
sensor array nếu có
log
an toàn

Ở bài tiếp theo, bạn sẽ học tiêu chuẩn đường line và phương pháp đo hiệu suất robot để các bài tuning sau này có dữ liệu rõ ràng.

---

Điều hướng bài học

Bài tiếp theo: Module Robot Dò Line - Bài 02: Tiêu chuẩn đường line và phương pháp đo hiệu suất robot Bài trước: Module Robot Starter - Bài 16: Capstone Robot Starter: robot 2WD có hai chế độ hoạt động