Điều khiển omni wheel robot dùng giải thuật pid

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:  Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các phương trình động học, động lực học của mobile robot sử dụng 3 bánh omni, bộ điều khiển PID, phần mềm matlab, v

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

G IỚI THIỆU VỀ OMNI ROBOT 3 BÁNH

 Robot Omni là một loại mobile robot di chuyển bằng những bánh xe đa

 Hướng đã được ứng dụng nhiều trong thực tế do quỹ đạo chuyển động của nó rất đa dạng

Omni sở hữu kết cấu độc đáo với ba bánh xe, tạo nên điểm khác biệt đặc biệt Nhờ vào sự phối hợp hoạt động linh hoạt của ba bánh xe, robot Omni có khả năng điều khiển quỹ đạo chính xác và linh hoạt hơn Thiết kế này giúp tăng cường khả năng vận hành trong các môi trường phức tạp, mang lại hiệu quả tối ưu trong điều khiển robot.

 Robot omni thuộc hệ robot di động tự hành, tự định hướng

Robot Omni có thiết kế đơn giản, giúp tăng tính linh hoạt trong quỹ đạo di chuyển Nhờ vào đặc điểm này, nó đã được phát triển nhằm thay thế các loại robot di động truyền thống.

X ÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN

2.2.1 Cấu trúc hình học của Robot di động đa hướng (OMR)

Hình 2.2.1 Cấu trúc hình học của OMR

 Gồm có 3 bánh xe đa hướng cách đều nhau 1 góc 120 0

 Ba bánh xe đa hướng có cùng bán kính r và được kéo bởi các motor DC

 Tâm dịch chuyển của OMR đặt tại C, ta có thể coi đây là tâm của robot

 L là khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm C

 OXY là hệ tọa độ tham chiếu toàn cục

 CX0 Y0 là hệ tọa độ tham chiếu cục bộ gắn liền với OMR

 Cách xác định vị trí OMR :

Vị trí của OMR trong hệ tọa độ toàn cục được xác định dựa trên tọa độ X, Y và góc lệch Φ giữa hệ tọa độ toàn cục và cục bộ Điều này có nghĩa là vị trí của OMR trong hệ tọa độ tham chiếu toàn cục được mô tả bằng vector q = [x, y, ∅]ᵗ ∈ ℜ³, phản ánh chính xác vị trí và góc lệch của hệ tọa độ cục bộ so với hệ toàn cục, từ đó đảm bảo sự chính xác trong quá trình định vị và xử lý dữ liệu.

𝑃 𝑜 = [𝑥 𝑦] 𝑇 ∈ ℜ 2𝑥1 được xác định là vector vị trí của điểm C với gốc tọa độ

Trong hệ thống điều khiển, 𝑃𝑇𝑐𝑖 là vector vị trí tương đối của mỗi bánh xe so với hệ tọa độ tham chiếu cục bộ, với các giá trị cụ thể lần lượt là (1, 2, 3) Đồng thời, 𝑫𝑖 là vector hướng của từng bánh xe trong hệ tọa độ tham chiếu OXY, giúp xác định chính xác hướng di chuyển của bánh xe trong không gian Việc sử dụng các vector này là cơ sở để điều chỉnh vị trí và hướng đi của bánh xe trong quá trình vận hành, nâng cao hiệu quả và độ chính xác của hệ thống.

 Ma trận quay R(Φ c ) chuyển từ hệ tọa độ dịch chuyển gắn với robot sang hệ tọa độ toàn cục được hiển thị như sau :

 Các vector vị trí PW1, PW2, PW3 ∈ ℜ 2𝑥2 của các bánh xe trong hệ tọa độ dịch chuyển gắn với tâm khối lượng của robot được biểu thị như sau:

 Các vector chỉ hướng chuyển động 𝐃 Wi ∈ ℜ 2𝑥1 (i = 1,2,3) của bánh xe thứ

 Từ các phương trình (3.1) và (3.3), các vector vị trí và vận tốc của các bánh xe trong hệ tọa độ toàn cục đươc thể hiện bằng các phương trình:

 Vận tốc góc của các bánh xe được tính như sau:

 Thay thế 𝐕 𝑖 trong phương trình (3.5) vào phương trình (3.6) ta có:

 Từ phương trình (3.7), phương trình động học của robot di động đa hướng có bánh xe được viết chi tiết như sau:

 Phương trình được viết lại dạng vector:

 Theo đó 𝑧 = [𝜔1 𝜔 2 𝜔 3 ] 𝑇 là vector vận tốc góc của bánh xe, và ma trận 𝐻 −1 ∈

2.2.3 Phương trình động lực học

 Tuyến tính và cân bằng momen động lực cho robot có thể viết như sau:

Trong hệ thống này, khi 𝐏̈ 𝑜 là vector gia tốc, 𝑓 𝑖 đại diện cho độ lớn của lực do các động cơ thứ I cung cấp, giúp xác định chuyển động của robot Khối lượng của robot được ký hiệu là m, ảnh hưởng trực tiếp đến phản ứng của hệ thống dưới tác động của các lực Ngoài ra, mômen quán tính về trung tâm của lực hấp dẫn, ký hiệu là J, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh chuyển động quay của robot, đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác.

Giả sử không có điều kiện trược, lực được tạo ra bởi một động cơ DC được mô tả bởi: f = αU + βV (3.12)

V = {V_i(t), i = 1, 2, 3} biểu diễn vận tốc của từng bánh xe trong hệ thống Các hệ số α và β là các tham số đặc trưng của động cơ, được xác định dựa trên các thử nghiệm thực tế hoặc từ catalog của nhà sản xuất Việc hiểu rõ các tham số này giúp tối ưu hóa hoạt động và hiệu suất của hệ thống truyền động.

 Chú ý rằng, U = {U i (t), i = 1, 2, 3} là điện áp đặt cung cấp đến các động cơ DC Thay phương trình (3.12) vào phương trình (3.11) ta có:

∑ 3 𝑖=1 (𝛼𝑈 𝑖 − 𝛽𝑉 𝑖 )𝑹(𝜃)𝐃 i = 𝑚𝐩̈ o , 𝐿 ∑ 3 𝑖=1 (𝛼𝑈 𝑖 − 𝛽𝑉 𝑖 ) = 𝐽(𝜃̈) (3.13) Phương trình vi phân của hệ thống này có thể viết dưới dạng ma trận như sau:

Chúng tôi có thể viết lại phương trình này như sau, đây là phương trình chủ đạo để mô phỏng trên Matlab và tính toán điện áp cấp cho hệ thống omni robot.

(*)(**) Toàn bộ phần xây dựng mô hình toán trên được trích xuất từ hai tài liệu tham khảo chính là [1] và [2].

B Ộ ĐIỀU KHIỂN PID

 Trong khâu tỷ lệ, tín hiệu ra x p tỷ lệ với tín hiệu vào e, nghĩa là:

 Trong đó K p là hệ số tỷ lệ và là hằng số Khi phân tích hệ thông thường viết biểu thức dưới dạng hàm truyền:

 Khâu tích phân có tín hiệu ra tỷ lệ với tích phân theo thời gian của tín hiệu vào, nghĩa là: p i x K edt 

 Trong đó K i là tỷ số truyền của khâu điều khiển tích phân Hàm truyền của khâu tích phân có dạng:

 Nếu sai lệch e  0 thì tín hiệu ra x p tăng, nếu e  0 thì x p là hằng số, còn nếu e  0 thì x p giảm Điều đó dẫn đến sự dao động của tín hiệu ra

 Trong khâu vi phân, tín hiệu ra tỷ lệ với tốc độ biến thiên của tín hiệu vào, nghĩa là: p d x K de

 Trong đó K là tỷ số truyền của khâu điều khiển vi phân Hàm truyền của khâu vi phân có dạng:

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

2.3.4 Khâu vi phân tích phân tỉ lệ

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

 Khâu điều khiển tích phân – tỷ lệ( PI ) gồm nhánh tỷ lệ và nhánh tích phân song song với nhau Hàm truyền của nó có dạng:

 Khâu điều khiển vi phân – tỷ lệ( PD ) gồm nhánh tỷ lệ và nhanh vi phân song song với nhau Hàm truyền của nó có dạng:

 Khâu điều khiển vi – tích phân – tỷ lệ(PID) có hàm truyền dạng:

P HƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

Phương pháp thử sai là kỹ thuật điều chỉnh các thông số PID (Kp, Ki, Kd), bắt đầu bằng cách đặt Ki và Kd bằng không Người điều khiển sẽ tăng dần giá trị của Kp cho đến khi hệ thống bắt đầu dao động, rồi điều chỉnh Kp xấp xỉ một nửa giá trị làm thay đổi hệ thống ổn định Sau khi xác định được Kp phù hợp, tiếp tục tăng hoặc điều chỉnh để tối ưu hóa phản hồi của hệ thống điều khiển PID Phương pháp này giúp thiết lập các tham số PID một cách hiệu quả, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác hơn.

Trong quá trình điều chỉnh hệ thống, cần chọn giá trị phù hợp cho K_i để đảm bảo đủ thời gian xử lý mà không gây mất ổn định cho hệ thống Việc tăng K_i quá lớn có thể dẫn đến sự mất ổn định, do đó, nên điều chỉnh K_d đến khi đạt được thời gian xác lập nhỏ nhất Điều này giúp hệ thống hoạt động ổn định và tối ưu hiệu quả kiểm soát.

Thông số Thời gian khởi động Độ vọt lố Thời gian xác lập Sai số xác lập

K d Giảm Giảm ít Giảm ít Không tác động

Bảng 2.4.1 Tác động của việc tăng một thông số độc lập 2.4.2 Phương pháp Ziegler-Nichols

 Phương pháp Ziegler–Nichols là một phương pháp điều chỉnh bộ điều khiển PID được phát triển bởi John G Ziegler và Nathaniel B Nichols Phương pháp này được

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 11 thực hiện bằng cách thiết lập hệ số khâu tích phân K i và hệ số khâu vi phân K d về không

Hệ số khâu tỷ lệ Kp được tăng lên từ không đến khi đạt đến độ lợi tối đa Ku, khiến đầu ra của vòng điều khiển dao động với biên độ không đổi Người ta sử dụng Ku và chu kỳ dao động Tu để thiết lập các hệ số Kp, Ki, và Kd phù hợp với loại điều khiển được áp dụng Quá trình điều chỉnh này giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điều khiển, đảm bảo độ ổn định và chính xác trong phản hồi.

Bảng 1.4.2 Các thông số của bộ điều khiển PID theo phương pháp Ziegler–Nichols

THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG

T HIẾT KẾ

3.1.1 Sơ đồ khối toàn bộ robot

Hình 3.1.1 Sơ đồ khối của robot omni 3 bánh

 Dùng ngôn ngữ lập trình Visual Studio 2010 làm phương tiện giao tiếp Nhiệm vụ của Visual Studio 2010 là:

- Tạo giao diện cho người dùng để giao tiếp với người sử dụng Trên đó cho phép hiện thị trạng thái đang làm việc của robot

- Thiết lập giao diện thông qua giao tiếp UART

- Lấy giá trị vị trí hiện tại và tín hiệu xuất xung từ vi điều khiển truyền đến để theo dõi

Gửi lệnh xuống vi điều khiển để điều khiển robot, bao gồm các chế độ như tiến, lùi, sang phải, sang trái, quay thuận chiều, quay ngược chiều và tự di chuyển đến vị trí đã định.

 Dùng phần mềm lập trình của Arduino, khối này có nhiệm vụ:

- Thiết lập giao tiếp với máy tính thông qua giao tiếp uart

- Thực hiện việc lấy tín hiệu từ các cảm biến, xử lý dữ liệu để đưa là kết quả như mong muốn

- Thực hiện thuật toán điều chế độ rộng xung, xuất xung (PWM) điều khiển mạch công suất

- Dùng để giao tiếp giữa vi điều khiển và máy tính, giao tiếp không dây UART

- Hiện thị tọa độ hiện tại của robot lên màn hình, để người dùng dễ quan sát

- Cung cấp nguồn cho vi điều khiển, các cảm biến, màn hình LCD

- Cung cấp nguồn cho khối công suất điều khiển động cơ 24v

- Thu thập dữ liệu vật lý từ bên ngoài

8 Mạch cầu H (Mạch công suất)

Nhận tín hiệu điều khiển từ khối vi điều khiển giúp điều khiển động cơ chính xác hơn, bao gồm điều khiển tốc độ động cơ dựa trên số xung nhận được và thực hiện chức năng đảo chiều động cơ một cách hiệu quả.

- Được điều khiển bởi khối công suất

3.1.2 Thiết kế bộ điều khiển PID Để thực hiện bộ điều khiển vị trí, sai số vị trí của các vector được xác định như sau:

[x 𝑦] T là vị trí đặt và [x′ 𝑦′] T là vị trí thực tế đo được e là sai số giữ vị trí đặt và vị trí thực tế

Như vậy, ngõ ra điều khiển vị trí có thể được viết như sau:

 V là biểu hiện ngõ ra của bộ điều khiển vị trí cho các bánh xe mà thành phần của mỗi bánh xe được trích ra như sau:

 Trong phương trình này, vector 𝐃 i là vector chỉ hướng của motor thứ i Ngõ ra của bộ điều khiển vị trí trên mỗi motor là V i

3.1.3 Thiết kế giao diện máy tính

 Giao diện được thiết kế trên phần mềm Microsoft Visual Studio 2010

 Lập trình bằng ngôn ngữ VB

Hình 3.1.2 Giao diện điều khiển omni 3 bánh trên máy tính

- Bước 2: Click vào chữ “Kết nối”, khi đó các Button “Tiến”, “Lùi”, “Sang phải”,

“Sang trái”, “Quay thuận”, “Quay nghịch”, mới hiện lên, dấu tay kết nối sẽ sáng lên, bảng trạng thái hiện thị “đã kết nối”

Trong bước 3, người dùng có thể nhấn các nút “Tiến”, “Lùi”, “Sang phải”, “Sang trái”, “Quay thuận” và “Quay nghịch” để điều khiển xe di chuyển theo chế độ mong muốn Khi nhấn các nút này, xe sẽ vận hành theo hướng tương ứng với nút bấm, giúp người dùng dễ dàng kiểm soát quá trình điều khiển xe Đồng thời, trạng thái của xe sẽ được cập nhật hiển thị rõ ràng tại “ô trạng thái”, giúp người dùng theo dõi chính xác hoạt động của xe trong quá trình điều khiển.

Bước 4 trong quá trình kết nối xe là ngắt kết nối, khi xe dừng lại, các nút bấm sẽ ẩn xuống và thanh trạng thái hiển thị “đã ngắt kết nối”, đèn kết nối cũng tắt Sau đó, bạn có thể nhấn nút “kết nối” để hệ thống bắt đầu chạy lại, đảm bảo quá trình vận hành diễn ra suôn sẻ và an toàn.

- Bước 4: Thoát (tắt giao diện).

M Ô PHỎNG M ATLAP S IMULINK

Hình 3.2.1 Tổng quan cả hệ thống

Hình 3.2.1.a Thông số của hệ thống

Hình 3.2.1.b Bên trong khối omni robot

 x_2dot = (-3*B*u(4))/(2*m)-((a*sin(u(5))*u(1))/m)-((a*sin((pi/3)- u(5))*u(2))/m)+((a*sin((pi/3)+u(5))*u(3))/m)

 y_2dot = ((-3*B*u(4))/(2*m))+((a*cos(u(5))*u(1))/m)-((a*cos((pi/3)- u(5))*u(2))/m)-((a*cos((pi/3)+u(5))*u(3))/m)

Lưu ý: Từ hàm x_2dot, y_2dot, theta_2dot ta tích phân lần một ra được vận tốc, tích phân lần 2 ra được vị trí

3.2.2 Kết quả mô phỏng a Minh họa 1: x_d = 0.3; y_d = 0.3, theta_d = 0

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 17 b Minh họa 2: x_d = 0, y_d = 0.3, theta_d = pi/6

Hình 3.2.2b Minh họa 2 c Minh họa 3: x_d = -0.3, y_d = -0.7, theta_d = pi/3

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 18 d Minh họa 4: x_d = 0.5, y_d = -0.2, theta_d = pi/12

Hình 3.2.2d Minh họa 4 e x_d = 0.3, y_d = 0, theta_d = pi/3

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 19 f Bán kính: 0.4

Kết luận: Từ các ví dụ minh họa ta thấy robot nhanh chóng di chuyển đến điểm đặt

THI CÔNG MÔ HÌNH

P HẦN CỨNG

- Cảm biến siêu âm SRF05:

+ Xác định tọa độ cho robot theo 2 trục x, y

- Cảm biến la bàn HMC5883L: định hướng góc cho robot

- Sử dụng board arduino mega 2560

 Các dây bus, dây điện, công tắc, test board…

4.1.2 Chi tiết từng phần a Bánh omni

Bánh omni là loại bánh đặc biệt với các vệ tinh nhỏ đặt xung quanh chu vi, vuông góc với trục bánh Nhờ thiết kế này, bánh xe omni có khả năng di chuyển dọc theo trục nhờ truyền động động cơ, đồng thời trượt theo chiều ngang phụ thuộc vào chuyển động của các bánh còn lại Sự kết hợp của hai chuyển động này (công vector) cho phép bánh omni di chuyển linh hoạt theo mọi hướng, tăng cường khả năng điều khiển và vận hành trong các ứng dụng công nghiệp và robot.

Trong mỗi lớp, có 12 bánh vệ tinh cùng với bánh lớn, đều sử dụng bạc đạn chất lượng cao nhằm đảm bảo độ bền vượt trội và giảm tối đa ma sát, nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.

 Vật liệu sườn bánh: Cao su mềm

 Vật liệu bánh vệ tinh: nhựa cứng trong lõi nhựa dẽo ở phía ngoài lớp vỏ tăng độ ma sát và bền hơn

 Bánh vệ tinh: sử dụng 2 bạc đ.ạn 3x9x5mm cho mỗi bánh

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 22 b Board Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 sử dụng vi điều khiển ATmega2560 với khả năng mở rộng cao về số chân và ngoại vi, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu nhiều kết nối và mở rộng Với bộ nhớ lớn lên đến 256KB, đây là lựa chọn lý tưởng cho các dự án phức tạp và cần nhiều công suất xử lý Board có cấu trúc chân tương thích với các dòng như Uno và hoạt động ổn định ở điện áp 5V DC, giúp dễ dàng tích hợp và phát triển các dự án mở rộng.

 Số chân Digital: 54 (15 chân PWM)

 Giao tiếp UART: 4 bộ UART

 Giao tiếp SPI: 1 bộ (chân 50 -> 53) dùng với thư viện SPI của Arduino

 Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 23 c Cảm biến siêu âm

Hình 4.1.2c Cảm biến siêu âm

Cảm biến SRF05 là thiết bị đo khoảng cách dựa trên nguyên lý phát và thu sóng siêu âm Nó gồm có bộ phát và bộ thu sóng siêu âm, giúp xác định khoảng cách đến vật thể dựa trên thời gian phát và phản xạ của sóng Sóng siêu âm được phát ra từ đầu phát, gặp vật cản và phản xạ trở lại, sau đó được bộ thu ghi nhận để tính toán khoảng cách Vận tốc truyền âm trong không khí là một giá trị cố định, giúp xác định chính xác khoảng cách dựa trên thời gian phản xạ Cảm biến SRF05 có khả năng đo khoảng cách tối đa lên tới 3-4 mét, phù hợp cho các ứng dụng đo khoảng cách trong môi trường công nghiệp và dân dụng.

Sensor SRF05 có thể được cấu hình hoạt động bằng cách thiết lập chân điều khiển MODE Việc nối hoặc không nối chân MODE xuống GND cho phép cảm biến hoạt động theo các chế độ điều khiển khác nhau, sử dụng một chân IO hoặc hai chân IO để giao tiếp.

Công thức tính khoảng cách bằng cảm biến siêu âm:

+ s: là khoảng cách cần đo

+ v: là vận tốc sóng siêu âm (340m/s)

Vỡ trong vi điều khiển đơn vị là às nờn:

1000000 = 0.034 (cm/às) + t: là tổng thời gian phát và thu sóng bằng 2t

Công thức cụ thể là:

 Động cơ DC 24V ,60W tốc độ 9000rpm, encoder 13 xung

 Bộ giảm tốc Planet bánh răng thép , hệ số giảm tốc 19.2k, chiều dài LEmm

 Tốc độ sau bộ giảm tốc 468 vòng/phút

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 25 e Mạch cầu H

 Tín hiệu logic điều khiển: 3.3 ~ 5V

 Tần số điều khiển tối đa: 25KHz

Thiết bị tự động tắt nguồn khi phát hiện điện áp thấp để bảo vệ động cơ Cụ thể, nếu điện áp giảm xuống dưới 5.5V, driver sẽ tự ngắt điện để tránh gây hư hỏng Khi điện áp trở lại trên 5.5V, thiết bị sẽ tự động khởi động lại, đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định cho hệ thống.

 Bảo vệ quá nhiệt: BTS7960 bảo vệ chống quá nhiệt bằng cảm biến nhiệt tích hợp bên trong Đầu ra sẽ bị ngắt khi có hiện tượng quá nhiệt

 VCC : Nguồn tạo mức logic điều khiển ( 5V - 3V3 )

 R_EN = 0 Disable nửa cầu H phải R_EN = 1 : Enable nửa cầu H phải

 L_EN = 0 Disable nửa cầu H trái L_EN = 1 : Enable nửa cầu H trái

 RPWM và LPWM : chân điều khiển đảo chiều và tốc độ động cơ

 RPWM = 1 và LPWM = 0 : Mô tơ quay thuận

 RPWM = 0 và LPWM = 1 : Mô tơ quay nghịch

 RPWM = 1 và LPWM = 1 hoặc RPWM = 0 và LPWM = 0 : Dừng

 R_IS và L_IS : kết hợp với điện trở để giới hạn dòng qua cầu H

Với ứng dụng bình thường RPWM, LPWM nối với GPIO (VD : chân digital 2,3) để điều khiển chiều quay của động cơ

Chân R_EN, L_EN nối chung lại rồi nối với PWM (VD chân digital 5) để điều khiển tốc độ động cơ f Module Uart C1101

Module RF sử dụng chip thu phát sóng C1101 của Texas Instruments, hoạt động trên dải tần số 433 MHz Với khả năng truyền dữ liệu trong điều kiện không có vật cản, module HC-11 có thể truyền tín hiệu lên đến 200 mét, đảm bảo phạm vi rộng và hiệu quả cho các hệ thống liên lạc không dây.

Điểm đặc biệt của module HC-11 là được trang bị thêm chip STM8, giúp chuyển đổi từ giao tiếp SPI trên C1101 sang giao tiếp UART một cách dễ dàng Điều này giúp tăng tính linh hoạt và mở rộng khả năng kết nối của module Hơn nữa, bộ tập lệnh đi kèm giúp người dùng dễ dàng sử dụng và tích hợp vào các dự án IoT hoặc hệ thống truyền thông không dây Với tính năng này, HC-11 trở thành giải pháp hiệu quả cho các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu qua giao thức UART.

Giao tiếp UART dễ dàng kết nối C1101 với máy tính hoặc vi điều khiển chỉ với vài thiết lập đơn giản Module này hoạt động như một bộ truyền UART không dây, giúp việc truyền dữ liệu trở nên linh hoạt và tiện lợi hơn trong các ứng dụng công nghiệp hoặc điện tử.

 Điện áp hoạt động: 3.3VDC - 5VDC

 Tần số thu phát: 433 Mhz

 Giao tiếp: Serial UART (TTL)

Thông số mặc định của module:

AT+FU1 Để sử dụng module này xin lưu ý các bước thiết lập sau:

 Các module phải có cùng kênh sóng, địa chỉ, kênh và địa chỉ phải khác 0

Để cài đặt module, bạn cần đưa module vào chế độ AT command bằng cách nối chân SET xuống mass trước khi cấp nguồn Sau khi cấp nguồn, module sẽ tự động reset về các thông số gốc như Baudrate 9600, stop bits 1, và parity none.

 Để cài đặt Baudrate của module dùng lệnh: AT+Bxxxx (trong đó xxxx là số baudrate, ví dụ 9600 38400, 115200,…)

 Để cài đặt kênh sóng dùng: AT+Cxxx (trong đó xxx là số kênh từ 000-127)

 Để cài đặt địa chỉ dùng: AT+Axxx (trong đó xxx là địa chỉ từ 000-255)

 Để cài đặt công suất phát sóng dùng: AT+Px (trong đó x từ 1-8, mặc định là 8~10 dBm)

Sau khi cài đặt xong, nối chân SET lên Vcc hoặc để chân này hở để móc thiết bị vào chế độ hoạt động bình thường Khi đó, tất cả dữ liệu truyền qua UART sẽ được gửi đến tất cả các module cùng kênh sóng và địa chỉ, và các module này sẽ truyền dữ liệu ra qua cổng UART, đảm bảo khả năng giao tiếp liên tục và đồng bộ trong hệ thống.

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 28 g La bàn số HMC5883L

Hình 4.1.2g La bàn số HMC5883L

 Cảm biến la bàn số HMC5883L / 3-Axis Digital Compass HMC5883L / cam bien la ban so HMC5883L

Cảm biến la bàn số HMC5883L dùng để đo từ trường trái đất, giúp xác định phương hướng chính xác tại vị trí hiện tại với độ chính xác từ 1 đến 2 độ Thiết bị này cung cấp các phương pháp đo riêng biệt cho từng trục, cho phép kết hợp để tính toán hướng trong không gian 3D.

Một cảm biến từ trường có thể đo được từ trường thô hoặc các nguồn từ trường mạnh hơn ở gần nó, giúp xác định nguồn phát ra từ trường như nam châm hoặc điện trường Nhờ khả năng cảm nhận từ trường xung quanh, cảm biến có thể xác định khoảng cách tương đối hoặc hướng đến vật phát ra từ trường đó, hỗ trợ trong các ứng dụng định vị và cảm biến từ tính chính xác.

- Điện áp cung cấp: 3 ~ 5VDC

SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 29 h Pin lipo

Hình 4.1.2h Nguồn pin Thông số

 Kích thước: 152x50x51mm i Mạch nguồn 5V cho cảm biến siêu âm, la bàn

 Cong cấp nguồn hoạt động cho 2 cảm biến siêu âm và cảm biến la bàn số

K ẾT QUẢ RÁP MÔ HÌNH

Hình 4.1.3 Mô hình thực tế

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ

K ẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

 Xây dựng được mô hình trên Matlab Simulink

 Sử dụng bộ điều khiển PID vào lập trình

 Áp dụng được phương trình toán vào lập trình

 Robot đã di chuyển tự động theo tọa độ định trước

 Dùng máy tính điều khiển được robot

 Hoàn thành xong đồ án đúng tiến độ.

H ẠN CHẾ

 Việc xác định tọa độ trong không gian còn nhiều hạn chế: chỉ có thể di chuyển trong phạm vi nhất định

 Robot còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố bên ngoài: từ trường, bề mặt tường, độ ẩm không khí.

H ƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

 Vẽ 1 đường bất kì lên matlab, dùng matlab xuất ra phương trình toán để nạp vào robot, robot sẽ chạy theo quỹ đạo mà mình đã vẽ trên matlab

 Bộ PID sẽ thay đổi theo từng vị trí để robot bám theo quỹ đạo một cách chính xác và linh hoạt

 Xác định tọa độ robot trong không gian theo cách khác (có thể dùng xử lý ảnh hoặc định vị bằng bluetooth)