Chia sẻ kinh nghiệm làm Robot dò đường

Đăng lúc: Thứ hai - 25/07/2016 09:38 - Người đăng bài viết: SuperG
Hình ảnh về một con robot dò đường đơn giản

Hình ảnh về một con robot dò đường đơn giản

Robot bám đường tự động ( Robot dò đường) là loại Robot đơn giản và cơ bản nhất, mà cho những người mới bắt đầu có thể tiếp cận, làm nền tảng để tiếp cận với các kỹ thuật cũng như công nghệ mới làm Robot.

Vậy robot dò đường là gì? Ứng dụng của nó như thế nào? Muốn làm được một con robot dò line cần những kiến thức gì? Và các bước cơ bản để thực hiện làm một con robot dò line đơn giản. Tất cả những câu hỏi đó sẽ được trả lời trong bài viết này.

1. Robot dò đường là gì?

Robot dò đường là loại robot có thể di chuyển theo một quĩ đạo định sẵn được gọi là Robot dò đường ( Robot tự động bám đường). Robot dò đường có thể di chuyển theo một đường, đường đi có thể được nhìn nhận như một dòng màu đen trên một bề mặt trắng (hoặc ngược lại) hoặc nó có thể là đường vô hình như một từ trường.

Hình 1. Hình ảnh về một con robot dò đường đơn giản

2. Cấu tạo chung của Robot dò đường

Với những chỉ tiêu về công nghệ và thống nhất các chức năng chính của robot ta tiến hành thiết kế và đưa ra sơ đồ khối chức năng và cấu tạo, hoạt động chi tiết của từng khối như mô tả dưới đây:

   Hình 2. Cấu trúc cơ bản của robot dò đường

Trong đó, gồm các khối sau:

* Khối nguồn:

     - Có nhiệm vụ cấp nguồn cho động cơ và toàn bộ mạch điện trên Robot. Do đó tiêu chí của khối nguồn là phải tạo được công suất đủ lớn và có độ ổn định cao.

     Ví dụ một nguồn cụ thể, nguồn được lấy từ ắc quy 12V hoặc 5V sau đó đưa qua IC ổn áp 7805 để lấy nguồn nuôi cấp cho vi điều khiển. Với những người mới bắt đầu học làm Robot, ta nên lựa chọn động cơ có công suất nhỏ. Ở đây,ta lựa chọn nguồn 9V cấp cho động cơ, sử dụng nguồn 5V nuôi mạch.Cụ thể ở đây ta sử dụng loại PIN 9V.

* Khối điều khiển:

          Khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ lấy dữ liệu từ khối sensor để có được trạng thái hiện tại của hệ thống và xử lý dữ liệu thu được từ đó đưa ra các tín hiệu điều khiển cho khối động cơ, đồng thời đưa tín hiệu thông báo ra khối hiển thị cho người quan sát thấy trạng thái đang hoạt động của hệ thống. Việc hệ thống hoạt động có nhịp nhàng hay không, tốt hay không phụ thuộc rất nhiều vào khối điều khiển này. Việc xây dựng khối điều khiển cho hệ thống, ta đưa ra là lựa chọn vi điều khiển .

Đối với robot dò đường không cần tốc độ xử lý quá cao, vì thế nên có thể sử dụng Vdk PIC, AVR, ARM ... đều được tùy thuộc vào người dùng thành thạo loại vi điều khiển nào. Trong các bài viết này mình sẽ dùng adruno, do đơn giản dễ sử dụng cho tất cả mọi người, mọi lứa tuổi, tài liệu phong phú....

Một kit adruno được bán và hỗ trợ tại smart-techvn

* Khối sensor (khối cảm biến) :

Cảm biến thường được định nghĩa theo nghĩa rộng là thiết bị cảm nhận và đáp ứng lại với những kích thích và các tín hiệu .Đây là thiết bị vô cùng quan trọng để robot có thể nhận biết được chính mình và thế giới bên ngoài. Đối với Robot dò line thường sử dụng các cặp Led thu phát hồng ngoại làm bộ phận cảm biến.

* Khối điều khiển động cơ:

Thực hiện chức năng điều khiển, thay đổi tốc độ cũng như chiều quay của động cơ. Tín hiệu điều khiển được lấy từ khối điều khiển để điều khiển động cơ.

* Khối hiển thị:      

Khối hiển thị có chức năng thông báo cho người quan sát từ mọi hướng có thể biết được trạng thái của hệ thống hiện thời. Tùy từng người thiết kế mà có thể hiển thị các thông tin như: mức ADC, phím bấm, trạng thái di chuyển,...

3. Nguyên tắc hoạt động của Robot dò đường:

Robot chuyển động theo một quỹ đạo được định trước nhờ vạch dẫn, hệ thống hai bánh xe được dẫn động bởi 2 động cơ điện một chiều thông qua mạch điều khiển và mạch công suất. Thường thì các vạch dẫn sẽ có màu khác với màu nền của quỹ đạo chuyển động. Để Robot chuyển động đúng quỹ đạo cần có bộ phận cảm biến, bộ phận này có nhiệm vụ phân biệt vạch dẫn và màu nền của quỹ đạo chuyển động, nó có chức năng giống như đôi mắt của con người giúp cho robot có thể xác định được đường đi. Để Robot chuyển động đúng theo quỹ đạo cần có bộ phận cảm biến, bộ phần này có nhiệm vụ phân biệt vạch dẫn và màu nền, đưa tín hiệu điện tương ứng về mạch điều khiển. Mạch điều khiển có nhiệm vụ thu nhận thông tin phản hồi từ bộ phận cảm biến từ đó điều khiển tốc độ và chiều quay của hai động cơ điện một chiều sao cho xe luôn bám và chuyển động theo vạch dẫn. Nhìn chung, về mặt cấu tạo thì Robot dò line được thể hiện theo sơ đồ sau đây:

Hình 3. Cấu tạo chung của Robot dò đường tự động

3. Ứng dụng của Robot dò đường

Robot dò đường được ứng dụng vào công nghệ dò đường như di chuyển tự động trong vận chuyển hàng hóa. Tuy còn sơ khai về nguyên tắc điều khiển nhưng robot dò đường đã tạo một bước ngoặt quan trọng trong công nghệ thiết kế và chế tạo robot, mở ra một kỷ nguyên mới về ngành công nghệ kỹ thuật tự động hóa và đưa tự động hóa vào sản xuất. Robot dò đường là cơ sở quan trọng để thiết kế và chế tạo Robot trong các lĩnh vực khác nhau. Với học sinh, sinh viên yêu thích công nghệ Robot có thể bắt đầu với việc làm những con Robot dò đường đơn giản, chi phí thấp nhưng lại là cơ hội thực hành bổ ích, làm nền tảng cho sự nghiên cứu và chế tạo Robot của mình.

 

CHIA SẺ KINH NGHIỆM CHẾ TẠO ROBOT DÒ ĐƯỜNG

Kỹ thuật dò đường

 

Trong bài này chúng tôi giới thiệu với các bạn giả thuật Robot dò đường. Điều khiển Robot dò đường hiện nay đa có rất nhiều đội làm được và rất ổn định. Tuy nhiên giả thuật của mỗi đội thường theo ý tưởng của riêng mình và theo kinh nghiệm. Chúng tôi làm việc theo tinh thần “sáng tạo Robot”, vì vậy chúng tôi chỉ đưa ra sơ đồ giải thuật để góp ý cùng các bạn xây dựng nên một chương trình hoàn hảo. Với mỗi đội nên có một bản sắc cho riêng mình trên nền cơ sở một giả thuật chung ổn định.

Giả thuật Robot dò đường bằng 6 led.

 

 đồ bố trí:

Ta chia 6 cảm biến thành 13 vùng:

Chú ý: ledn - cảm biên n tích cực

           /ledn - cảm biến n không tích cực.

 + Vùng trung tâm: led3 + led4

 + Vùng trái 1: /led2 + led3 + /led4

 + Vùng trái 2: led2 + led3

 + Vùng trái 3: /led1 + led2 + /led3

 + Vùng trái 4: led1 + led2

  + Vùng trái 5: led1 + /led2

 + Vùng trái 6: bit nhớ trái + /led1

 + Vùng phải 1: /led3 +led4 + /led5

 + Vùng phải 2: led4 + led5

 + Vùng phải 3: /led4 + led 5 + /led6

 + Vùng phải 4: led5 + led6

 + Vùng phải 5: /led5 + led6

 + Vùng phải 6: bit nhớ phải + /led6

Bit nhớ = 1 khi tất cả cảm biến lệch ra khỏi đường line theo hướng trái (bit nhớ phải) và theo hướng phải (bit nhớ trái). Ví dụ Bit nhớ phải được xét trong trường hợp /5led.

+ Led6 và được clr khi led4 + led5

Ứng dụng với mỗi vùng ta xây dựng 1 hàm vận tốc tương ứng để có thể điều khiển vận tốc linh hoạt. Phần điều xung chúng tôi đã đề cập ở Bài 2.

Ví dụ:

Vùng trung tâm: MOV V_bánh phải, #255

                           MOV V_bánh trái, #255

Vùng phải 1:  MOV V_bánh phải, #200

                      MOV V_bánh trái, #255

Chú ý:

-          Chương trình dò đường đặt trong Time 1

-          Chương trình quét led và Timer out đặt trong Timer 2.

-          Các hoạt động của Robot xây dựng thành các chương trình con

Ví dụ: cua phải, cua trái, gắp quà..

-          một vạch trắng ngang ứng với trường hợp có 4 (hoặc 5 hoặc 6 led tích cực tuỳ thuộc vào mức độ chống nhiễu mà người lập trình tuỳ chọn).

-          Chương trình được xây dựng sao cho ở chương trình MAIN ta chỉ cần gọi chạy thẳng bao nhiêu vạch ứng với tốc độ bao nhiêu, cua trái, phải, gắp quà,…nhằm đơn giản cho người sử dụng và linh hoạt khi thay đổi chương trình.

Giải thuật:

-          

-          Chương trình dò đường:

-          Cua 90:

 

Khi chương trình dò đường chỉ sử dụng cảm biên thành công. Chúng ta có thể kết hợp với các thiết bị như encoder, la bàn… để tăng tính ổn định, chính xác và linh hoạt cho Robot.

 

Gamepad cho Robot điều khiển bằng tay

 

Gamepad cho Robot điều khiển bằng tay chia làm 2 loại: điều khiển từ xa bằng hồng ngoại và điều khiển qua dây cáp. Nếu dùng các mạch thu phát hồng ngoại thông thường thì tính ổn định khi thi đấu không cao (!), tốt nhất nên dùng Vi xử lý (VXL) để thu phát theo tần số riêng của mình (như POL chẳng hạn). Điều khiển qua dây cáp mang tính ổn địng rất cao, ở đây chúng tôi đề cập tới cách sử dụng gamepad qua dây cáp.

  1. Sử dụng gamepad playstation của SONY.

Kết nối trực tiếp vào Vi xử lý. Rất gọn khi thiết kế phần cứng, tuy nhiên chúng ta nên kèm theo nút Reset VXL trên gamepad để tăng tính ổn định. Đây là phương pháp sử dụng của đội FXR.

  1. Cải tạo phần mạch của 1 gamepad bất kỳ:

Trong mạch của các gamepad bất kỳ, các nút nhấn được thiết kế như là các công tắc hành trình (tức là có 1 điểm chung nối mass).

+ Cắt bỏ đường mạch in nối các nút nhấn với phần điều khiển của gamepad.

+ Sử dụng các nút nhấn như là các công tắc hành trình độc lập.

a. Truyền nối tiếp:

Theo cách xử lý này chúng ta chỉ sử dụng cáp 4 sợi: +5v, mass, TXD, RXD.

Cách xử lí này vẫn chưa ổn định tuyệt đối nhưng sử dụng ít Port, VXL. Nên kèm theo nút Reset VXL trên gamepad để tăng tính ổn định. Đây là phương pháp Basic Bot sử dụng năm 2003 và 2004.

 

b. Truyền song song:

Thực chất ta nối tất cả các nút nhấn xuống thẳng mạch điều khiển, khí đó các nút nhấn đóng vai trò như là những công tắc hành trình. Phương pháp này rất ổn định, tuy nhiên nhược điểm là rất tốn Port VXL (mỗi nút nhấn ứng với 1 Port).

 

Cách khắc phục nhược điểm trên:

Sử dụng mạch dồn kênh 16 sang 1.

Phương pháp này giảm bớt được đáng kể số lượng Port VXL, tính ổn định cao.

 

EYETECK.VN (Theo TĐHNN)

Đánh giá bài viết
Tổng số điểm của bài viết là: 5 trong 1 đánh giá
Click để đánh giá bài viết
 

Quy trình xử lý

Quy trình xử lý Hướng dẫn quý khách hàng tìm hiểu làm quen với cách sử dụng sản phẩm và dịch vụ trong lĩnh vực Robot gia dụng chúng tôi cung cấp. Đặt vấn đề: Khách hàng liên hệ qua Email hoặc Điện thoại, ghi chú nội dung liên hệ và...

Thăm dò ý kiến

Bạn có muốn sở hữu một Robot trong nhà không?

Cần một Robot để dọn dẹp

Cần một Robot trông nhà

Cần một Robot để giải trí

Bạn cần một Robot theo cách khác

Bạn đã có rồi

Bạn không cần

Liên kết