BÁO cáo đồ án NHẬP môn k62 ktdk và tdh

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là ngành học nghiên cứu, thiết kế, vận hành các hệ thống tự động, các dây chuyền sản xuất tự động tại các nhà máy (xi măng, sắt thép, nước giải khát, dược phẩm,…); thiết kế, điều khiển và chế tạo robot; quản lý sản phẩm tại các công ty trong và ngoài nước kinh doanh về các thiết bị điện tử tự động…Trên con đường tiến tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn đề phát triển khoa học kĩ thuật là mấu chốt hàng đầu.Với xu hướng giảm tối thiểu sức người và tăng năng suất lao động đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị,nhiều dây chuyền tự động hóa, lấy sức máy móc thay thế sức người ,…Để đáp ứng nhu cầu này, chắc chắn phải nghiên cứu các thiết bị tự động để phục vụ cho nhà máy, xí nghiệp hay sản xuất nông nghiệp…Trong đó robot là lĩnh vực mới mà ở nước ta đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào quá trình sản xuất để góp phần nâng cao năng suất sao động.Việc nghiên cứu và chế tạo robot nhằm đáp ứng vào nhu cầu thực tế của các dây chuyền sản xuất là rất cần thiết.Việc xây dựng các chương trình hoạt động cho robot là điều thiết yếu đặc biệt đối với các robot di động.Bài toán robot di động bằng bánh xe(ominidirectional mobie robotOMR) được sự quan tâm lớn của nhiều người trong những năm gần đây, vì chúng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành khác nhau như công nghiệp,nônglâm nghiệp,y tế, dịch vụ…do có khả năng di chuyển linh hoạt.Khác với robot di động sử dụng bánh truyền thống, robot di động sử dụng bánh đa hướng(gọi tắt là robot di động đa hướng) có nhứng ưu điểm vượt trội như:khả năng thay đổi vị trí và định hướng linh hoạt,độ chính xác cao…bởi vì chúng có khả năng di chuyển và quay đồng thời hoàn toàn độc lập,vì vậy robot di động đa hướng đã thu hút được nhiều sự chú ý hơn.Robot omni là robot đa hướng kiểu fourwheeled ominidirectional mobie robot(FWOMR) có khả năng di chuyển theo bất kì hướng nào mà không cần phải thay đổi vị trí và tư thế.Với cấu trúc bánh khác biệt và khả năng di chuyển vượt trội, khả năng tiết kiệm năng lượng so với robot sử dụng bánh xe thông thường,robot omni ngày càng được ứng dụng rộng rãi.Các vấn đề kiểm soát quỹ đạo,xử lí tác động nhiễu ngoại sinh,thay đổi các thành phần bất định như khối lượng,momen,ma sát…đang là các nội dụng được quan tâm trong lĩnh vực điều khiển robot Omni.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

============

ĐỒ ÁN NHẬP MÔN NGÀNH KĨ THUẬT

NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

LẮP RÁP ROBOT ĐA HƯỚNG OMNI

Người hướng dẫn :TS.Mai Thế Anh Sinh viên thực hiện:

Lớp: K62-Kĩ thuật điều khiển và tự động hóa

Khóa: 2021-2025

MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 1

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ 3

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ ROBOT OMNI 4

1.1.Giới thiệu chung về robot 4

1.2 Giới thiệu chung về robot omni 5

1.3 Một số nghiên cứu về robot omni trên thế giới và Việt Nam 6

1.4: Một số dạng điều khiển 7

1.4.1: Điều khiển từ xa bằng tay 7

1.4.2: Thực thi theo lộ trình 8

1.4.3:Ngẫu nhiên hoạt động độc lập 8

1.5:Ưu và nhược điểm của robot 8

1.5.1:Ưu điểm 8

1.5.2:Nhược điểm 8

CHƯƠNG 2:MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 9

2.1: Lý do chọn đề tài 9

2.2:Mục tiêu của đề tài 9

2.3:Phương pháp thực hiện đề tài 10

CHƯƠNG 3:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

3.1:Nguyên lí hoạt động 11

3.1.1:Bánh xe Omni 11

3.2:Tổng quan về Arduino 14

3.2.1 Giới thiệu Arduino 14

3.2.2: Lập trình Arduino 15

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN VÀ LẮP RAP 17

4.1:Các linh kiện 17

4.1.1: Arduino Uno R3 17

4.1.2: Module điều khiển động cơ L293D 20

4.1.3: Module Bluetooth HC05 21

4.1.4: Bộ pin Lion Lipo 2S, 7.4V 22

4.1.5: Bộ khung xe robot 4 bánh Omni Mecanum 23

4.1.6: Dây kết nối mạch và động cơ 23

4.1.7: Phần mềm điều khiển Bluetooth Arduino 24

4.2:Tiến hành lắp rap 24

4.3:Kết quả thực hiện 28

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỀN 29

5.1: Kết luận 29

5.2: Hướng phát triển 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

PHỤ LỤC 32

DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang

Hình 1.1: Robot Sojourner 5

Hình 1.2: Robot Pioneer và Robot MBARI’s ALTEX AUV 5

Hình 1.3:Wow Wee Rovio Robot 6

Hình 1.4:Robot omni do đại học bách khoa Hồ Chí Minh thiết kế 7

Hình 1.5:Robot omni sử dụng hồng ngoại tránh vật cản 7

Hình 1.6: iRobot’s PackBot 7

Hình 3.1: Các hướng di chuyển của robot 11

Hình 3.2: Hệ trục tọa độ của robot bốn bánh đa hướng 13

Hình 3.3: Các loại Arduino 15

Hình 3.4:Giao diện phần mềm arduino 16

Hình 4.1:Arduino Uno R3 17

Hình 4.2: Sơ đồ chân Arduino Uno R3 18

Hình 4.3: Module điều khiển động cơ L293D 20

Hình 4.4: Module Bluetooth HC05 21

Hình 4.5: Pin Lion Lipo 2S, 7.4V 22

Hình 4.6:Pin Li-ion CGR18650CE 22

Hình 4.7:Bộ khung xe robot omni mecanum 23

Hình 4.8: Dây nối 40P 7 màu 24

Hình 4.9: Giao diện App điều khiển 24

Hình 4.10: Lắp 4 động cơ vào khung xe 25

Hình 4.13: Lắp Arduino Motor Shield và cắm dây 26 Hình 4.14: Kết nối nạp chương trình cho Arduino 27 Hình 4.15: Kết quả sau khi lắp rap 28

DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang

Bảng 3.1: Thông số phương trình động học………13

Bảng 4.1: Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3……… 18

Bảng 4.2: Thông số các chân năng lượng………19

Bảng 4.3: Thông số Bộ pin Lion Lipo 2S, 7.4V……… 22

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là ngành học nghiên cứu, thiết kế,vận hành các hệ thống tự động, các dây chuyền sản xuất tự động tại các nhàmáy (xi măng, sắt thép, nước giải khát, dược phẩm,…); thiết kế, điều khiển vàchế tạo robot; quản lý sản phẩm tại các công ty trong và ngoài nước kinhdoanh về các thiết bị điện tử tự động…

Trên con đường tiến tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn

đề phát triển khoa học kĩ thuật là mấu chốt hàng đầu.Với xu hướng giảm tốithiểu sức người và tăng năng suất lao động đòi hỏi phải có nhiều trang thiếtbị,nhiều dây chuyền tự động hóa, lấy sức máy móc thay thế sức người ,…Đểđáp ứng nhu cầu này, chắc chắn phải nghiên cứu các thiết bị tự động để phục

vụ cho nhà máy, xí nghiệp hay sản xuất nông nghiệp…Trong đó robot là lĩnhvực mới mà ở nước ta đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vàoquá trình sản xuất để góp phần nâng cao năng suất sao động.Việc nghiên cứu

và chế tạo robot nhằm đáp ứng vào nhu cầu thực tế của các dây chuyền sảnxuất là rất cần thiết

Việc xây dựng các chương trình hoạt động cho robot là điều thiết yếuđặc biệt đối với các robot di động.Bài toán robot di động bằng bánhxe(ominidirectional mobie robot-OMR) được sự quan tâm lớn của nhiềungười trong những năm gần đây, vì chúng được ứng dụng rộng rãi trong cácngành khác nhau như công nghiệp,nông-lâm nghiệp,y tế, dịch vụ…do có khảnăng di chuyển linh hoạt

Khác với robot di động sử dụng bánh truyền thống, robot di động sửdụng bánh đa hướng(gọi tắt là robot di động đa hướng) có nhứng ưu điểmvượt trội như:khả năng thay đổi vị trí và định hướng linh hoạt,độ chính xáccao…bởi vì chúng có khả năng di chuyển và quay đồng thời hoàn toàn độclập,vì vậy robot di động đa hướng đã thu hút được nhiều sự chú ý hơn

Robot omni là robot đa hướng kiểu four-wheeled ominidirectional

không cần phải thay đổi vị trí và tư thế.Với cấu trúc bánh khác biệt và khảnăng di chuyển vượt trội, khả năng tiết kiệm năng lượng so với robot sử dụngbánh xe thông thường,robot omni ngày càng được ứng dụng rộng rãi.Các vấn

đề kiểm soát quỹ đạo,xử lí tác động nhiễu ngoại sinh,thay đổi các thành phầnbất định như khối lượng,momen,ma sát…đang là các nội dụng được quan tâmtrong lĩnh vực điều khiển robot Omni

Sau đây là bài báo cáo đồ án học phần Nhập môn ngành kĩ thuật vàcông nghệ của nhóm sinh viên chúng em: Chế tạo robot đa hướng omni.Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Mai Thế Anh đã tận tình giúp đỡchúng em hoàn thành học phần.Trong quá trình thiết kế và trình bày chúng

em không tránh khỏi những khó khăn sai sót vì vậy mong thầy chỉ bảo, giúp

đỡ chúng em để có kết quả tốt hơn trong học phần này

Chúng em xin cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Slide ngắngọn,thuyết trình

Slide ngắngọn,thuyết trình

dễ hiểu

Trần Ngọc Sang 21575202161000

9

Làm slide vàthuyết trình

Slide ngắngọn,thuyết trình

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ ROBOT OMNI

1.1.Giới thiệu chung về robot

Robot là một từ chỉ người lao động trong hệ ngôn ngữ Sla-vơ Cho đếnnay có rất nhiều định nghĩa khác nhau về robot Những định nghĩa đó có nộidung tương tự nhau.Robot hay người máy là một loại máy có thể thực hiệnnhững công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các

vi mạnh điện tử được lâp trình

Ngày nay người ta vẫn còn tranh cãi về vấn đề “ Một loại máy như thếnào thì đủ tiêu chuẩn để được gọi là một robot ?” Một cách gần chính xácrobot phải có một vài (không nhất thiết phải đầy đủ các đặc điểm sau đây):

 Không phải tự nhiên tức do con người sáng tạo ra

 Có khả năng nhận biết môi trường xung quanh

 Có thể tương tác với những vật thể trong môi trường

 Có sự thông minh, có khả năng đưa ra các lựa chọn dựa trên môitrường và được điều khiển một cách tự động theo những trình tự đãđược lập trình trước

 Có khả năng điều khiển được bằng các lệnh để có thể thay đổi tùy theoyêu cầu của người sử dụng

 Có thể quay tịnh tiến theo một hay nhiều chiều

 Có sự khéo léo trong vận động

Robot được dùng phổ biến trong những môi trường độc hại, những nơicon người không thể đi tới hay đi tới một cách khó khăn và nguy hiểm,Robotcũng được dùng trong lĩnh vực giải trí và phục vụ đời sống.Các nơi con ngườikhông có khả năng đến được như sao Hỏa, đáy biển, núi lửa,…người ta phải

sử dụng Robot tự hành với cấu trúc phù hợp với môi trường Ví dụ như:

Robot Sojourner trong nhiệm vụ tìm kiếm sự sống trên sao hỏa năm1997.

Hình 1.1: Robot Sojourner

Robot MBARI’s ALTEX AUV là robot hoạt động dưới đáy biển với nhiêm

vụ thằm dò độ phóng xạ, áp suất, độ sâu,…và Robot Pioneer được thiết kế để

dò tìm và kiểm tra nồng độ trong thảm họa Chernobyl

Hình 1.2: Robot Pioneer và Robot MBARI’s ALTEX AUV

Robot sử dụng trong quân sự như: Military-Robot …

Robot sử dụng trong sinh hoạt như: Robot lau nhà Robotking…

1.2 Giới thiệu chung về robot omni

Robot omni là một loại mobile robot di chuyển bằng những bánh xe đãđược ứng dụng nhiều trong thực tế do quỹ đạo chuyển động của nó rất đadạng

Robot omni thuộc hệ robot di động tự hành, tự định hướng và tự tránhđược vật cản.Ứng dụng của nó là phục vụ trong công tác dịnh vụ chăm sóc y

tế, đặc biệt là trong môi trường lây nhiễm cao hay môi trường có cường dộphóng xạ cao thay con người…

Robot omni có đặc điểm là kết cấu đơn giản, có quỹ đạo di chuyển khálinh hoạt nên được thay thế phát triển cho các loại mobile robot truyền thống

1.3 Một số nghiên cứu về robot omni trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới, robot omni đã được phát triển từ lâu và ngày càng cónhiều ứng dụng đa dạng do được tích hợp các công nghệ mới nhất

Hình 1.3:Wow Wee Rovio Robot

Đặc điểm:

 Cho phép điều khiển qua wifi

 Có thể điều khiển qua mạng internet

 Có thể tự di chuyển xung quanh nhà do có nguồn dữ trự

Những nghiên cứu về robot omni ở Việt Nam đã được thực hiện trongthời gian gần đây bởi các sinh viên và giảng viên của các trường đại học.Những nghiên cứu này đã đạt được những kết quả bước đầu, tạo ra sản phẩmthực nghiệm

Robot omni do khoa cơ khí đại học bách khoa Hồ Chí Minh chế tạo

Hình 1.4:Robot omni do đại học bách khoa Hồ Chí Minh thiết kế

Robot omni tránh vật cản sử dụng 3 cảm biến hồng ngoại do sinh viên đại họcbách khoa Hà Nội chế tạo

Hình 1.5:Robot omni sử dụng hồng ngoại tránh vật cản

1.4: Một số dạng điều khiển

1.4.1: Điều khiển từ xa bằng tay

Robot điều khiển từ xa bằng tay thông qua sóng RF,wifi,hồng ngoạihay bluetooth…Robot điều khiển từ xa giúp con người tránh khỏi những nguy

hiểm Ví dụ Robot điều khiển từ xa bằng tay gồm có: Military-Robot và

iRobot’s PackBot,…

Hình 1.6: iRobot’s PackBot

1.4.2: Thực thi theo lộ trình

Là những con robot theo lộ trình sẵn Chúng có thể theo những đườngđược sơn khắc trên sàn, trên trần nhà hay một dây điện.Đa số những robot nàyhoạt động theo một thuật toán đơn giản là giữ lộ trình trong bộ cảm biến trungtâm,chúng không thể vòng qua các chướng ngại vật,chúng chỉ dừng lại khi cóvật nào đó cản đường chúng

1.4.3:Ngẫu nhiên hoạt động độc lập

Robot hoạt động độc lập với những chuyển động ngẫu nhiên,về cơ bản

đó là những chuyển động nhảy bật lên tường,những bức tường được cảmnhận do sự cản trợ về mặt vật lý như máy hút bui Roomba hoặc với bộ cảmbiến điện tử của máy cắt cỏ Friendly Robotics

1.5:Ưu và nhược điểm của robot

1.5.1:Ưu điểm:

 Di chuyển linh hoạt

 Dễ điều khiển

 Thiết kế đơn giản

 Có khả năng ứng dụng ngay vào đời sống

1.5.2:Nhược điểm:

 Di chuyển trong một số môi trường và địa hình nhất định

 Sai lệch vị trí khi định vị trên hệ thống GPS

 Hướng di chuyển còn sai lệch

CHƯƠNG 2:MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2.1: Lý do chọn đề tài

Ở nước ta cũng đã có rất nhiều đề tài nói về Robot di động như làRobot tránh vật cản, Robot leo tường, Robot leo cầu thang… Nhưng chúng

em chưa tìm thấy đề tài nào nói về Robot di chuyển linh hoạt đa hướng cũngnhư là áp dụng những kỹ thuật tiên tiến như GPS, La bàn, Bluetooth Nếu có

về tài liệu thì cũng chỉ có một số ít tài liệu khái quát, chưa có tài liệu kỹ thuậtchi tiết về Robot trên Hiện tại, Robot chỉ được định hướng bằng công nghệ

xử lý ảnh,đường dẫn(line), bằng la bàn, GPS, Bluetooth Công nghệ xử lý ảnhcũng còn khá mới mẻ và công nghệ này chỉ là để phát hiện đối tượng chứchưa phải là cách để định vị và định hướng cho robot Dùng line thì Robot chỉhoạt động trong một phạm vi nhỏ hẹp và chỉ thích hợp trong các cuộc thiRobot La bàn điện tử là thiết bị dùng để định hướng cho Robot thông quacảm biến từ trường Trái Đất,còn GPS thì chưa phổ biến

Để góp phần vào sự phát triển khoa học nước nhà,nhóm em đã chọnRobot di chuyển đa hướng bằng 4 bánh xe omni với hệ thống điều khiển bằngbluetooth để làm đề tài nghiên cứu.Vì tính toán đơn giản hơn omni 3 bánh,tận dụng được hiệu suất động cơ do bố trí vuông góc Từ những suy nghĩ đóchúng em đã sử dụng kiến thức còn hạn chế của mình để nghiên cứu chế tạoRobot omni 4 bánh đa hướng di động.Robot này được áp dụng vào giám sátnhững khu vực và những nơi con người không tới được

2.2:Mục tiêu của đề tài

Về mặt thiết kế cơ khí: Mobile robot có thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, đảmbảo độ cứng vững và đủ không gian lắp ráp các linh kiện Các bánh được lắpđặt theo góc đều nhau và đảm bảo trọng tâm của mô hình trong quá trình dichuyển

Hệ thống điều khiển: Sử dụng các linh kiện điện tử phổ biến trên thịtrường, dễ dàng trong quá trình thiết kế hệ thống điều khiển, lập trình Các

linh kiện, đường đi dây được bố trí hợp lí, gọn gàng, không bị lỏng lẻo, ngắtkết nối trong quá trình hoạt động.

Mục tiêu hoạt động của mô hình: Mobile robot có khả năng di chuyển

đa hướng, di chuyển theo quỹ đạo đơn giản được thiết kế trên giao diện điện

thoại Mô hình có thể sử dụng chế độ điều khiển bằng tay và chế độ điều

khiển tự động được kết nối thông qua modul bluetooth với độ chính xác trên95%

Về phần lập trình: tính toán giải thuật điều khiển cho robot di chuyểncác hướng Ở phần này cần phải biết được sử dụng ngôn ngữ lập trình nào,dùng phần mềm nào để lập trình và học cách sử dụng phần mềm đó

2.3:Phương pháp thực hiện đề tài

-Tham khảo tài liệu và đánh giá

 Đọc tài liệu về Robot, Robot đa hướng, tìm hiểu về nguyên lí điềukhiển, bộ điều khiển PID vận dụng kiến thức các môn học đưa vào thựctế

 Tìm hiểu tài liệu vi điều khiển, cụ thể là Arduino để tạo ra chương trìnhđiều khiển cho Robot, các tài liệu về kĩ thuật điện tử, vi mạch, để hiểuhơn về nguyên lí các linh kiện

 Sử dụng các phần mềm hỗ trợ thiết kế như Solidworks để tạo ra cácmẫu thử, từ đó đánh giá mô hình thích hợp nhất Phần mềm Proteusdùng để vẽ sơ đồ mạch điện, đường đi dây

- Quan sát: Hoạt động Robot đa hướng trong các video hay các cuộc thiRobocon xem khả năng hoạt động của Mobile robot và đưa ra các yêu cầucho mô hình

CHƯƠNG 3:CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Xây dựng hệ phương trình động học, động lực học cho OMR là bàitoán đầu tiên cần thiết phục vụ cho việc nghiên cứu.Trong đồ án này đốitượng nghiên cứu được xét đến là robot 4 bánh sử dụng bánh xeOmni(FWOMR), chuyển động trên mặt phẳng chịu lực ma sát

3.1: Nguyên lí hoạt động

3.1.1:Bánh xe Omni

Bánh xe Omni được bố trí vuông góc theo trục của động cơ, các bánhđược đặt cách nhau một góc 360°/n Bánh xe Omni được ứng dụng nhiềutrong robot tự hành vì nó cho phép robot di chuyển ngay đến một vị trí trênmặt phẳng mà không phải quay trước.Hơn nữa, chuyển động tịnh tiến dọctheo một quỹ đạo thẳng có thể kết hợp với chuyển động quay làm cho robot dichuyển tới vị trí mong muốn với góc định hướng chính xác

Phương thức di chuyển của robot:

Hình 3.1: Các hướng di chuyển của robot

Ta quy định động cơ và bánh xe quay theo chiều mũi tên là chiều thuậnkim đồng hồ:

 Đi thẳng về trước: Bánh 1 và 4 quay theo chiều mũi tên, bánh 2 và 3quay ngược chiều mũi tên;

 Đi thẳng về sau: Bánh 2 và 3 quay theo chiều mũi tên, bánh 1 và 4 quayngược chiều mũi tên;

 Sàng qua bên trái: Bánh 2 và 4 quay theo chiều mũi tên, bánh 1 và 3quay ngược chiều mũi tên;

 Sàng qua bên phải: Bánh 1 và 3 quay theo chiều mũi tên, bánh 2 và 4quay ngược chiều mũi tên;

 Sàng chéo tới theo trục động cơ bánh số 1: Bánh 1 và 2 ghì (dừng),bánh 4 theo chiều mũi tên, bánh 4 ngược chiều mũi tên;

 Sàng chéo tới theo trục động cơ bánh số 2: Bánh 1 và 2 ghì (dừng),bánh 3 theo chiều mùi tên, bánh 4 ngược chiều mũi tên;

 Sàng chéo tới theo trục động cơ bánh số 3: Bánh 3 và 4 ghì (dừng),bánh 1 theo chiều mùi tên, bánh 2 ngược chiều mũi tên;

 Sàng chéo tới theo trục động cơ bánh số 4: Bánh 3 và 4 ghì (dừng),bánh 2 theo chiều mùi tên, bánh 1 ngược chiều mũi tên;

 Xoay vòng tròn tại chỗ: qua phải (bánh 1, 2, 3, 4 quay theo chiều mũitên), qua trái (bánh 1, 2, 3, 4 quay ngược chiều mũi tên)

3.1.2: Mô hình động học robot bốn bánh đa hướng

Mô hình động học và động lực học cho FWOMR được xây dựng dựatrên mô hình với bánh xe Omni được bố trí lệch so với tọa độ động một góc45°, các bánh được đặt cách nhau một góc 90°

Gọi q= [x y ∅] T là véc tơ tọa độ của robot trong hệ tọa độ đề cácOxy,v= [v x v y ω] T là véc tơ vận tốc của robot trong hệ trục tọa độ gắn vào tâmrobot

Phương trình biểu diễn mối quan hệ này cũng là phương trìnhđộng học của robot:

q¿H v=[cos∅ −sin ∅ 0 sin ∅ cos ∅ 0

0 0 1].v (3.1)

Hình 3.2: Hệ trục tọa độ của robot bốn bánh đa hướng

∅ Góc lệch của robot so hệ tọa độ gốc rad

Bảng 3.1: Thông số phương trình động học

3.1.3: Mô hình động lực học robot bốn bánh đa hướng

Từ đó ta có phương trình động lực học của robot có dạng như sau:

M(q)v + Cv + Gsgn(v) + τ d=Bτ (3.3)

Với :v =[v x v y ω]T là vecto vận tốc của robot

d r

3.2.1 Giới thiệu Arduino

Arduino là một nền tảng nguyên mẫu dựa trên phần mềm và phần

cứng dễ sử dụng Nó bao gồm bo mạch – thứ mà có thể được lập trình và mộtphần mềm hổ trợ gọi là Arduino IDE (Môi trường phát triển tích hợp choArduino), được sử dụng để viết và nạp từ mã máy tính sang bo mạch vật lý

Arduino không yêu cầu một phần cứng riêng để lập trình mã mới lênboard mà bạn chỉ cần sử dụng cáp USB Đồng thời, phần mềm Arduino IDE

sử dụng phiên bản cơ bản của C ++, giúp việc học chương trình trở nên đơn

giản hơn Chúng ta có thể tổng hợp một số loại Arduino phổ biến như sau:

Arduino Uno; Arduino Micro; Arduino Nano; Arduino Pro; Arduino Mega;Arduino Leonardo; Arduino LiliPad; Arduino RedBoard

Hình 3.3: Các loại Arduino

Arduino có nhiều ứng dụng trong đời sống, trong việc chế tạo các thiết

bị điện tử chất lượng cao Một số ứng dụng có thể kể đến như:

 Lập trình robot: Arduino chính là một phần quan trọng trong trungtâm xử lí giúp điều khiển được hoạt động của robot

 Game tương tác: chúng ta có thể dùng Arduino để tương tác vớiJoystick, màn hình,… để chơi các trò như Tetrix, phá gạch, Mario…

và nhiều game rất sáng tạo nữa

 Arduino điều khiển thiết bị ánh sáng cảm biến tốt Là một trongnhững bộ phần quan trọng trong cây đèn giao thông, các hiệu ứngđèn nháy được cài đặt làm nổi bật các biển quảng cáo

 Arduino cũng được ứng dụng trong máy in 3D và nhiều ứng dụngkhác tùy thuộc vào khả năng sáng tạo của người sử dụng

3.2.2: Lập trình Arduino

Các mạch Arduino hay các mạch dựa trên nền tảng Arduino được lậptrình bằng ngôn riêng Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết chophần cứng nói chung và khi ta xem, ta thấy nó rất giống lập trình C đơn giản,

và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, ta sử dụng một môi trường lập trìnhArduino được gọi là Arduino IDE.

Arduino IDE là một phần mềm mã nguồn mở chủ yếu được sử dụng đểviết và biên dịch mã vào module Arduino Nó có các phiên bản cho các hệđiều hành như MAC, Windows, Linux và chạy trên nền tảng Java đi kèm vớicác chức năng và lệnh có sẵn đóng vai trò quan trọng để gỡ lỗi, chỉnh sửa vàbiên dịch mã trong môi trường.Có rất nhiều các module Arduino như ArduinoUno, Arduino Mega, Arduino Leonardo, Arduino Micro và nhiều modulekhác, mỗi module chứa một bộ vi điều khiển trên bo mạch được lập trình vàchấp nhận thông tin dưới dạng mã Mã chính, còn được gọi là sketch, đượctạo trên nền tảng IDE sẽ tạo ra một file Hex, sau đó được chuyển và tải lêntrong bộ điều khiển trên bo Môi trường IDE chủ yếu chứa hai phần cơ bản:Trình chỉnh sửa và Trình biên dịch, phần đầu sử dụng để viết mã được yêucầu và phần sau được sử dụng để biên dịch và tải mã lên module Arduino

Môi trường này hỗ trợ cả ngôn ngữ C và C ++