Báo cáo đo án chuyên ngành cơ điên tử thiết kế robot dò line tải hàng

Vận tốc của xe bằng với vận tốc tâm mỗi bánh xe chủ động.. Khả năng chuyển hướng: Xe có thể chuyển hướng quanh trung điểm trục chủ động với vận tốc góc r có thể chuyển hướng 90o , Khả nă

Đ I H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH Ạ Ọ Ố Ố Ồ

TR ƯỜ NG Đ I H C BÁCH KHOA Ạ Ọ

KHOA C KHÍ Ơ

B MÔN C ĐI N T Ộ Ơ Ệ Ử

BÁ O CÁ O ĐỒ Á N CHUYÊ N NGÀ NH CƠ ĐIỆ N TỬ

Gi ng viê n h "ng d $n: ả ướ ẫ PGS.TS Ngô

Hà*Quang Thị nh Nhó"m sinh viê n thự c hiệ n:

Hoà*ng Anh Ngọ c 1914335 Nguyễ$n Duy Nhâ n 1914437

Phan Trọ ng Nguyễ$n 1914411

Lê Sĩ<Nguyê n 1914374

TP.H =Chí"Minh, ngà*y 29 thá"ng 11 năAm 2022 ồ

CHƯƠNG 1

L I C M N Ờ Ả Ơ

Đ Choà*n thà*nh đ =á"n chuyê n ngà*nh C Đi n T , chú"ng em xin g i ể ồ ơ ệ ử ử

l *i c m n đ Gn Th =y PGS.TS Ngô Hà*Quang Th nh đã<t n tì*nh h "ng ờ ả ơ ế ầ ị ậ ướ

d $n, gi ng d y chú"ng em trong su Gt quá"trì*nh h c t p, nghiê n c "u ẫ ả ạ ố ọ ậ ứvà*rè*n luy n đ Ccó"th Cth c hi n t Gt đ = á"n nà*y.ệ ể ể ự ệ ố ồ

Nhó"m cũ<ng xin châ n thà*nh c m n đ Gn cá"c thà*nh viê n và*cá"c b n ả ơ ế ạtrong khoa đã<cù*ng nhau th o lu n, thu th p tà*i li u và*giú"p đ <nhau ả ậ ậ ệ ỡ

gi i quy Gt cá"c v Gn đ = n y sinh trong quá"trì*nh th c hi n đ =á"n.ả ế ấ ề ả ự ệ ồ

M A c dù*đã<c Gg Lng đ Choà*n thà*nh b Mng cá"c ki Gn th "c đã<h ặ ố ắ ể ằ ế ứ ọ

c, nhi =u ngu =n tà*i li u tham kh o đá"ng tin c y, nh ng trong qu tr nh th ề ồ ệ ả ậ ư ự

c hi n v $n cò*n s h n ch G v =ki Gn th "c chuyê n mô n cũ<ng nh kinh ệ ẫ ự ạ ế ề ế ứ ưnghi mệ áì th c nghi m nê n khô ng trá"nh kh i nh <ng sai só"t R Gt mong ự ệ ỏ ữ ấ

s đó"ng gó"p bá"u c a quý"Th =y Cô và*đ c gi đ Cđ = tà*i đ c hoà*n ự ủ ầ ộ ả ể ề ượthi n h n.ệ ơ

Nhó"m xin châ n thà*nh c m n!ả ơ

TP H =Chí"Minh, ngà*y 29 thá"ng 11 năAm 2022ồ

Nhó"m sinh viê n th c hi nự ệ

1

CHƯƠNG 1

Danh m c hì*nh nhụ ả M C L C Ụ Ụ 5

Danh sá"ch b ng bi Cuả ể 8

CHƯƠNG 1: TÌ M HI QU T QNG QUANỂ Ổ 9

1.1 S l c v =robot dò*line:ơ ượ ề 9

1.2 M c tiê u thi Gt k G:ụ ế ế 9

1.3 Tì*m hi Cu v =cá"c m $u robot dò*line:ể ề ẫ 10

1.4 Thô ng tin đ =u bà*i:ầ 16

CHƯƠNG 2: Đ XU TT,L A CH N PHỀ Ấ Ự Ọ ƯƠNG Á N 17

VÀ K THO CH TRI QN KHAI THI T K TẾ Ạ Ể Ế Ế 17

2.1 Ph ng á"n v =c Gu trú"c xe:ươ ề ấ 17

2.2 Ph ng á"n v =bá"nh xeươ ề 18

2.3 Ph ng á"n v =đ ng cươ ề ộ ơ 19

2.4 Ph ng á"n v =Driverươ ề 21

2.5 Ph ng á"n v =c m bi Gnươ ề ả ế 22

2.6 Ph ng á"n v =gi i thu t x lý"tí"n hi u c m bi Gn và*b Gtrí"c m ươ ề ả ậ ử ệ ả ế ố ả bi Gnế 25

2.7 Ph ng á"n v =đi =u khi Cnươ ề ề ể 27

2.8 Ph ng á"n v =c Gu trú"c đi =u tri Cnươ ề ấ ề ể 29

2.9 L a ch n ph ng á"n thi Gt k Gự ọ ươ ế ế 30

CHƯƠNG 3: THI T K TH TH TNG C KHÍ Ế Ế Ệ Ố Ơ 31

3.1 L a ch n bá"nh xe:ự ọ 31

3.2 Tí"nh toá"n ch n đ ng c :ọ ộ ơ 32

3.3 Tí"nh toá"n kí"ch th "c xe:ướ 35

3.4 Yê u c =u đ =gá"đ ng c :ầ ồ ộ ơ 37

3.5 Ki Cm tra b =n c a t Gm đ Gvà*đ =gá":ể ề ủ ấ ế ồ 39

3.6 Tí"nh toá"n đ đ =ng tr c c a 2 đ ng c :ộ ồ ụ ủ ộ ơ 42

CHƯƠNG 4: THI T K TH TH TNG ĐI NẾ Ế Ệ Ố Ệ 49

4.1 C m bi Gn phototransistor TCRT5000ả ế 49

4.2 C m bi Gn loadcell TLA 220Bả ế 58

1

CHƯƠNG 1

4.3 Ngu =n c Gpồ ấ 60

4.4 S đ =kh Gi h th Gng đi nơ ồ ố ệ ố ệ 62

CHƯƠNG 5: L P TRÌ NHẬ 66

5.1 L a ch n vi đi =u khi Cn:ự ọ ề ể 66

5.2 Gi i thu t đi =u khi Cn:ả ậ ề ể 67

CHƯƠNG 6: THI T K TB ĐI U KHI QN VÀ MÔ PH NGẾ Ế Ộ Ề Ể Ỏ 69

CHƯƠNG 7: K T QU TH C NGHI MẾ Ả Ự Ệ 91

TÀ I LI U THAM KH OỆ Ả 95

1

CHƯƠNG 1

Hình 1 1: S đ sa bàn cho robot phân ph i hàng hóa theo kh i l ng ơ ồ ố ố ượ 9

Hình 1 2: Xe t hành ACA ự 11

Hình 1 3: Xe t hành STI ự 11

Hình 1 4: Xe t hành SLA ự 12

Hình 1 5: Mô hình Steer drive 12

Hình 1 6: C u t o vô lăng kh p n i c a AGV steer drive ấ ạ ớ ố ủ 13

Hình 1 7: Mô hình quad drive 13

Hình 1 8: Mô hình differential drive 14

Hình 1 9: Mô hình xe fireball 15

Hình 1 10: Mô hình xe Usain Volt 2.0 15

Hình 2 1: S đ nguyên lí mô hình xe ba bánh ơ ồ 18

Hình 2 2: Bánh xe V1 18

Hình 2 3: Bánh m t trâu ắ 19

Hình 2 4: Bánh t l a ự ự 19

Hình 2 5: Đ ng c DC không encoder ộ ơ 20

Hình 2 6: Đ ng c DC g n encoder ộ ơ ắ 20

Hình 2 7: Đ ng c b c ộ ơ ướ 20

Hình 2 8: Driver L298N 21

Hình 2 9: Driver TB6612 22

Hình 2 10: C m bi n Camera ả ế 22

Hình 2 11: C m bi n TCRT5000 ả ế 23

Hình 2 12: C m bi n Loadcell ả ế 23

Hình 2 13: C u t o m ch bên trong Loadcell ấ ạ ạ 24

Hình 2 14: Nguyên lí ho t đ ng c a Loadcell ạ ộ ủ 25

Hình 2 15: C m bi n l c d ng film ả ế ự ạ 25

Hình 2 16: Ph ng pháp s p x b c 2 và tr ng s ươ ấ ỉ ậ ọ ố 26

Hình 2 17: Ph ng pháp so sánh ươ 26

Hình 2 18: Các cách b trí c m bi n ố ả ế 27

Hình 2 19: Các lo i vi đi u khi n thông d ng ạ ề ể ụ 27

Hình 2 20: Mô hình đi u khi n t p trung ề ể ậ 29

Hình 2 21: Mô hình đi u khi n phân c p ề ể ấ 30

Hình 3 1: Bánh xe V3 85mm 31

Hình 3 2: Bánh m t trâu ắ 32

Hình 3 3: Các l c tác đ ng lên bánh xe ự ộ 33

Hình 3 4: Mô hình toán khi xe chuy n h ng ể ướ 35

Hình 3 5: S đ b trí trên xe ơ ồ ố 37

Hình 3 6: Gá đ ng c GA25 ộ ơ 38

Hình 3 7: N i tr c l c giác ố ụ ụ 39

Hình 3 8: Chuy n v c a t m platform ể ị ủ ấ 40

Hình 3 9: ng su t bên trong t m platform Ứ ấ ấ 40

1

CHƯƠNG 1

Hình 3 10: Chuy n v c a gá đ ng c ể ị ủ ộ ơ 41

Hình 3 11: ng su t trong gá đ ng c Ứ ấ ộ ơ 42

Hình 3 12: Mô hình đ đ ng tr c c a hai đ ng c ộ ồ ụ ủ ộ ơ 43

Hình 3 13: Đ l ch c a hai tr c đ ng c theo ph ng Y ộ ệ ủ ụ ộ ơ ươ 43

Hình 3 14: Đ l ch tr c 2 đ ng c theo ph ng X ộ ệ ụ ộ ơ ươ 46

Hình 3 15: Mô hình chu i kích th c ỗ ướ 46

Hình 4 1: C m bi n TCRT5000 ả ế 49

Hình 4 2: C u hình chân TCRT5000 ấ 49

Hình 4 3: M ch diode c a c m bi n ạ ủ ả ế 50

Hình 4 4: Đ th A,V c a diode ồ ị ủ 50

Hình 4 5: Đ th V,A và m ch phototransisto ồ ị ạ 51

Hình 4 6: Cách đ t c m bi n ặ ả ế 51

Hình 4 7: Vùng thu phát c a c m bi n TCRT5000 ủ ả ế 52

Hình 4 8: B trí chi u cao c m bi n ố ề ả ế 52

Hình 4 9: Đo giá tr ADC n n tr ng kho ng các t 1 t i 15mm ị ề ắ ả ừ ớ 53

Hình 4 10: Đo giá tr ADC n n đen kho ng các t 1 t i 15mm ị ề ả ừ ớ 53

Hình 4 11: Giá tr analog thu v khi di chuy n c m bi n ra xa n n đen ị ề ể ả ế ề 54

Hình 4 12: Giá tr analog khi cho c m bi n ra xa trên n n tr ng ị ả ế ề ắ 55

Hình 4 13: Kho ng cách vùng phát và vùng thu c a 2 c m bi n không ch ng lên nhau ả ủ ả ế ồ 56 Hình 4 14: Tín hi u c m bi n khi ch a đ c calib ệ ả ế ư ượ 57

Hình 4 15: Loadcell 5kg 58

Hình 4 16: S đ n i dây ơ ồ ố 59

Hình 4 17: B chuy n đ i HX711 ộ ể ổ 59

Hình 4 18: L p đ t test c m bi n Loadcell ắ ặ ả ế 60

Hình 4 19: Giá tr Loadcell sau khi calib tr v ị ả ề 60

Hình 4 20: S đ kh i h th ng đi n ơ ồ ố ệ ố ệ 63

Hình 4 21: Đ th gi a %PWM và RPM v n t c quay c a đ ng c ồ ị ữ ậ ố ủ ộ ơ 64

Hình 4 22: Đ th gi a %PWM và RPM v n t c quay c a đ ng c ồ ị ữ ậ ố ủ ộ ơ 64

Hình 5 1: S đ kh i chung b đi u khi n ơ ồ ố ộ ề ể 66

Hình 5 2: S đ chân vi đi u khi n PIC18F4550 ơ ồ ề ể 67

Hình 5 3: Sa bàn đ bài ề 67

Hình 5 4: L u đ gi i thu t chính ư ồ ả ậ 68

Hình 6 1: Mô hình đ ng h c c a mobile platform ộ ọ ủ 69

Hình 6 2: Sa bàn di chuy n ể 73

Hình 6 3: Sai s quá trình di chuy n ố ể 74

Hình 6 4: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 74

Hình 6 5: Sa bàn di chuy n ể 75

Hình 6 6: Sai s quá trình di chuy n ố ể 75

Hình 6 7: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 76

Hình 6 8: Sa bàn di chuy n ể 77

Hình 6 9: Sai s quá trình di chuy n ố ể 77

Hình 6 10: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 78

Hình 6 11: Sa bàn di chuy n ể 79

1

CHƯƠNG 1

Hình 6 12: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 79

Hình 6 13: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 80

Hình 6 14: Sa bàn di chuy n ể 81

Hình 6 15: Sai s quá trình di chuy n ố ể 81

Hình 6 16: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 81

Hình 6 17: Sa bàn di chuy n ể 82

Hình 6 18: Sai s quá trình di chuy n ố ể 82

Hình 6 19: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 83

Hình 6 20: Sa bàn di chuy n ể 84

Hình 6 21: Sai s quá trình di chuy n ố ể 84

Hình 6 22: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 85

Hình 6 23: Sa bàn di chuy n ể 85

Hình 6 24: Sai s quá trình di chuy n ố ể 86

Hình 6 25: V n t c robot và t c đ 2 bánh ậ ố ố ộ 86

Hình 6 26: Đáp ng đ ng c trái theo th i gian ứ ộ ơ ờ 87

Hình 6 27: Đáp ng đ ng c ph i theo th i gian ứ ộ ơ ả ờ 87

Hình 6 28: Đ th đ ng cong đáp ng c a h b c nh t ồ ị ườ ứ ủ ệ ậ ấ 88

Hình 6 29: S đ kh i h Driver - Đ ng c ơ ồ ố ệ ộ ơ 88

Hình 6 30: Mô hình b đi u khi n PID trái ộ ề ể 89

Hình 6 31: Đáp ng c a đ ng c trái sau khi s d ng b đi u khi n PID ứ ủ ộ ơ ử ụ ộ ề ể 89

Hình 6 32: Mô hình b đi u khi n PID ph i ộ ề ể ả 90

Hình 6 33: Đáp ng c a đ ng c ph i sau khi s d ng b đi u khi n PID ứ ủ ộ ơ ả ử ụ ộ ề ể 90

Hình 7 1: Xe dò line sau khi l p ráp ắ 91

Hình 7 3: Xe d ng khu v c t i hàng ừ ở ự ả 91

Hình 7 4: T i ngã 3 t i 1kg ớ ả 92

Hình 7 5: T i 1 kg rẽ lên ả 92

Hình 7 6: Xe đi h t sa bàn, d ng l i k t thúc ế ừ ạ ế 93

Hình 7 7: T i ngã 3 t i 2 kg ớ ả 93

Hình 7 8: T i 2 kg rẽ xu ng ả ố 94

Hình 7 9: Xe đi h t sa bàn, d ng l i k t thúc ế ừ ạ ế 94

1

CHƯƠNG 1

Danh sá"ch b ng bi Cu ả ể

B ng 2 1: So sánh bánh b đ ng ả ị ộ 19

B ng 2 2: So sánh gi a các đ ng c ả ữ ộ ơ 21

B ng 2 3: So sánh các lo i c m bi n dò line ả ạ ả ế 23

B ng 2 4: So sánh c m bi n cân n ng ả ả ế ặ 25

B ng 2 5: So sánh các ph ng pháp x lý tín hi u c m bi n ả ươ ử ệ ả ế 26

B ng 2 6: Thông s các lo i vi đi u khi n ả ố ạ ề ể 28

B ng 3 1: Thông s đ u vào cho tính toán ch n đ ng c ả ố ầ ọ ộ ơ 32

B ng 3 2: Các thi t b có trên khung xe ả ế ị 37

B ng 4 1: Thông s c a c m bi n TCRT5000 ả ố ủ ả ế 49

B ng 4 2: Ph ng trình calib c a 7 c m bi n ả ươ ủ ả ế 58

B ng 4 3: Thông s c a c m bi n loadcell 5kg ả ố ủ ả ế 58

B ng 4 4: Thông s b chuy n đ i HX711 ả ố ộ ể ổ 59

B ng 4 5: So sánh gi a pin lithium và pin lipo ả ữ 61

B ng 4 6: Các thi t b dùng ngu n đi u khi n ả ế ị ồ ề ể 61

B ng 4 7: Các thi t b dùng ngu n đ ng l c ả ế ị ồ ộ ự 62

B ng 5 1: Thông s vi đi u khi n Pic18F4550 ả ố ề ể 66

1

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

CH ƯƠ NG 1: TÌM HI U T NG QUAN Ể Ổ

1.1.Robot dò*line là*m t lo iộ ạ Sơrobotl ượ có"vềth C c ể robotđitheodò đ *ngườ line: vẽ<có"s Wn ẵ

ho A c cá"c v t c n, b n đ =đ Crobot có"th Cnh n bi Gt và*di chuy Cn nh Mm m c ặ ậ ả ả ồ ể ể ậ ế ể ằ ụ đí"ch đ Gn v trí" đ Cra Robot dò*line đ c "ng d ng r Gt nhi =u và*ph Cbi Gn trong ế ị ể ượ ứ ụ ấ ề ổ ế cá"c cô ng x ng, nhà*má"y v "i vai trò*v n chuy Cn hà*ng hó"a, v t li u theo m t l ưở ớ ậ ể ậ ệ ộ ộ trì*nh đ c thi Gt k Gs Wn mà*khô ng yê u c =u s tham gia c a con ng *i ượ ế ế ẵ ầ ự ủ ườ

Hi n nay, có"r Gt nhi =u thi Gt k Gc khí"đ c thi Gt k Gđ Cc i thi ệ ấ ề ế ế ơ ượ ế ế ể ả ệ

n kh năAng di chuy Cn c a robot dò*line nh đá"p "ng t Gc đ , đ ả ể ủ ư ứ ố ộ ộchí"nh xá"c bá"m line, và*cá"c ki Cu k Gt c Gu ph Cbi Gn hi n nay nhể ế ấ ổ ế ệ ưlà*: c Gu trú"c hai bá"nh, ba bá"nh, b Gn bá"nh, bá"nh xí"ch, ấ ố

1.2.Thi Gt k Grobot bá"m đ *ng có"ế ế ườ M c ụ kh ả tiêunăAngthi t ế bá"mk : ế đ *ng v "i đ Cn ườ ớ ộ ổ

đ nh t Gt và*hoà*n thà*nh sa bà*n đú"ng yê u c =u v "i th *i gian ng Ln nh Gt có"th C ị ố ầ ớ ờ ắ ấ ể

1.2.1 T Gc ố V xe: ề đ di chuy Cn t Gi thi Cu c a robot: 0,1m/sộ ể ố ể ủ

+ Kh Gi l ng t i t Gi thi Cu robot có"th Cmang là*2 kg.ố ượ ả ố ể ể

+ Sai s Gbá"m đ *ng d $n (tí"nh t *mé"p trá"i ho A c mé"p ph i ố ườ ẫ ừ ặ ả

c a line): ± 3ủ + mm

Sai s Gv trí"d *ng cu Gi đ *ng d $n là*± 5 mmố ị ừ ố ườ ẫ

+ Trê n robot ph i đ c thi Gt k Gh th Gng c m bi Gn đ Ccó"th Cphá"t hi n ả ượ ế ế ệ ố ả ế ể ể ệ

ra + v ch line có"b =r ng 26mm và*có"th Cdi chuy Cn theo line Cn đ nh Cũ<ng ạ ề ộ ể ể ổ ị

nh trang b c m bi Gn nh n di n đ c kh Gi l ng đ Ccó"th Choà*n thà*nh ư ị ả ế ậ ệ ượ ố ượ ể ể

yê u c =u đ =bà*i.ầ ề

1.2.2 V sa bàn: ề

8

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

+ Mà*u s Lc sa bà*n: Tr Lngắ ắ

Hình 1 1: S đ sa bàn cho robot phân ph i hàng hóa theo kh i l ng ơ ồ ố ố ượ

+ Mà*u s Lc đ *ng line: Đen ắ ườ

1.3. l ng l "n (đ Gxe thi Gt k Gb Mng kim lo i).ượ ớ ế ế ế ằ ạ

Tìm hi u v các m u robot dò line: ể ề ẫ

1.3.1 Trong công nghi p: ệ

Đâ y là*adò*ng.Xetựxehànhch hà*ngở ch hàng ở c aTRVủ ACA-đã<TRđ c ượ 01t Gi ố u hó"a v =k Gt c Gu và*kí"ch th "c giú"p xe ho t đ ng b =n bư ề ế ấ ướ ạ ộ ề ỉ

-300-Xe đ c d $n đ *ng b Mng t *tí"nh có" u đi Cm Cn đ nh, giá"thà*nhượ ẫ ườ ằ ừ ư ể ổ ị

th Gp h n cá"c ph ng phá"p khá"c B khung đ c gia cô ng t m , c "ngấ ơ ươ ộ ượ ỉ ỉ ứ

v <ng t *v t li u có"c tí"nh t Gt và*tu Ci th cao.ữ ừ ậ ệ ơ ố ổ ọ

Xe có"th Cđ t t Gc đ t Gi đa 0,75 m/s và*có"th Cmang hà*ng lê n t "i 300kg nê n r Gt ể ạ ố ộ ố ể ớ ấ

phù*h p s d ng đ Cv n chuy Cn v t t , hà*ng hó"a trong cá"c nhà*má"y, xí"nghi p ợ ử ụ ể ậ ể ậ ư ệ

9

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Hình 1 2: Xe tự hành ACA

STI là*lo iạ b.Xerobotv nchuy n ậ ể t hà*nhự àngđ c ượ tực Gu ấ đ ng ộ t o ạ STIt * ừ -AGVcá"cthi Gt ế b ị

đ c nh p kh Cu t *Đ "c và*Nh t C m bi Gn Sick an toà*n 360 đ k Gt h p v "i h ượ ậ ẩ ừ ứ ậ ả ế ộ ế ợ ớ ệ

th Gng phá"t hi n v t c n AGV có"kh năAng k Gt n Gi v "i cá"c h th Gng qu n ố ệ ậ ả ả ế ố ớ ệ ố ả

lý"nhà*má"y, K Gho ch sẽ<đ c truy =n xu Gng AGV thô ng qua cá"c l nh đ Cth c hi n ế ạ ượ ề ố ệ ể ự ệSTI có"th Cmang kh Gi l ng hà*ng t Gi đa lê n t "i 350kg và*đ t t Gc để ố ượ ố ớ ạ ố ộ

t Gi đa 0,6 m/s nê n hoà*n toà*n có"kh năAng đ m b o v Gn đ =chuy Cnố ả ả ả ấ ề ểhà*ng hó"a trong cá"c nhà*kho, xí"nghi pệ

tham chi Gu đ nh v và*ph ng phá"p tí"nh toá"n ph tr mã<hó"a và*đ nh v ế ị ị ươ ụ ợ ị ịqué"t đ =u laser đ c á"p d ng Đi =u nà*y là*m cho đ chí"nh xá"c đ nh v cao ầ ượ ụ ề ộ ị ị

h n, khô ng có"b Gt kỳ*c s h t =ng nà*o (nh g ng ph n x , đinh t *, v.v.).ơ ấ ơ ở ạ ầ ư ươ ả ạ ừSLAM có"th Cmang t i lê n đ Gn 500kg và*t Gc đ t Gi đa 1 m/s.Nó"đ ể ả ế ố ộ ố ượ

c thi Gt k G cho cá"c "ng d ng v n chuy Cn pallet và*là*m t tr th ế ế ứ ụ ậ ể ộ ợ ủ

đ Lc l c cho vi c v n chuy Cn pallet l u tr <.ắ ự ệ ậ ể ư ữ

10

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Hình 1 4: Xe tự hành SLA

Trong1.3.2 Ph ươ thi Gtk Gv = ng ế ế ề ánxethi t ế robotkếch hà*ng, có"3 ph ng th "c thi Gt ở ươ ứ ế

k Gchí"nh ế

Steer drive:

T m d ch là*vô lăAng đ n ạ ị ơ Hìnhth *ng ườ 1.5:đ c ượ MôhìnhchiaSteerthà*nhdrivecá"c mô hì*nh

ba bá"nh, là*thi Gt k Gh th Gng truy =n đ ng ph Cbi Gn nh Gt Nó"ch y Gu d a ế ế ệ ố ề ộ ổ ế ấ ủ ế ự và*o m t vô lăAng d $n đ ng kh "p n Gi phí"a tr "c c a AGV nh m t bá"nh lá"i ộ ẫ ộ ớ ố ở ướ ủ ư ộ

v "i hai bá"nh xe ti Gp theo trong c Gu hì*nh tam giá"c Bá"nh tr "c duy nh Gt đ c s ớ ế ấ ướ ấ ượ ử

d ng đ Cv *a đá"nh lá"i v *a di chuy Cn xe C Gu trú"c truy =n đ ng vô lăAng c a vô ụ ể ừ ừ ể ấ ề ộ ủ lăAng đ n gi n và*chi phí"th Gp Vì*nó"là*m t Cđĩ<a m t bá"nh, khô ng c =n ph i ơ ả ấ ộ ổ ộ ầ ả xem xé"t s ph Gi h p c a đ ng c C Gu trú"c ba bá"nh có"đ bá"m t Gt h n và*yê u ự ố ợ ủ ộ ơ ấ ộ ố ơ

c =u th Gp h n trê n m A t đ Gt, vì*v y nó"phù*h p cho cá"c d p mô i tr *ng s d ng ầ ấ ơ ặ ấ ậ ợ ị ườ ử ụ chung Tuy nhiê n, s nhanh nh n c a nó"y Gu h n m t chú"t, và*sẽ<có"bá"n kí"nh ự ẹ ủ ế ơ ộ quay vò*ng trong tay lá"i, có"th Cđ t đ c cá"c chuy Cn đ ng đ n gi n Trong thi Gt ể ạ ượ ể ộ ơ ả ế

k Gnà*y cung c Gp đ kh năAng c đ ng cho h =u h Gt cá"c "ng d ng AGV / AMR ế ấ ủ ả ơ ộ ầ ế ứ ụ

11

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Hình 1 6: Cấu tạo vô lăng khớp nối của AGV steer drive

QUAD DRIVE:

Mô hì*nh b Gn bá"nh, là*thi Gt ố ế Hìnhk G ế 1h ệ .7:th Gng ố Môhìnhtruy =n ề quad driveđ ng ộ

r Gt ph Cbi Gn S d ng 2 đ ng c lá"i và*2 đ ng c truy =n đ ng phí"a tr "c ấ ổ ế ử ụ ộ ơ ộ ơ ề ộ ở ướ và*sau d c phí"a thâ n xe c a AGV Hai bá"nh hai bê n t o nê n s Cn đ nh cho xe ọ ủ ạ ự ổ ịNó"cũ<ng c c kỳ*c đ ng, nh ng ph "c t p h n cá"c c Gu hì*nh Cđĩ<a ự ơ ộ ư ứ ạ ơ ấ ổkhá"c Chi Gc xe cũ<ng có"th Ccho phé"p xe di chuy Cn theo h "ng b Gt ế ể ể ướ ấkỳ*.Đi Cm chí"nh gi <a c a xe luô n chí"nh gi <a đ *ng d $n h "ng ể ữ ủ ở ữ ườ ẫ ướChuy Cn đ ng 360 ° theo b Gt kỳ*h "ng nà*o M "c đ c đ ng cao nh Gt.ể ộ ấ ướ ứ ộ ơ ộ ấ

DIFFERENTIAL DRIVE:

12

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Cũ<ng là*mô hì*nh b Gn ố bá"Hình,1là*.8:thi Gt ế Môhìnhk Gh ế ệ

differeth Gng ố tialtruy =n ề drive đ ng cũ<ng r Gt ph Cbi Gn Differential Drive đi =u ộ ấ ổ ế ề khi Cn xe b Mng cá"ch s d ng t Gc đ vi sai và*h "ng c a 2 bá"nh lá"i Chú"ng ể ằ ử ụ ố ộ ướ ủ bao g =m hai đ ng c gi m t Gc cho cá"c bá"nh xe truy =n đ ng Nó"c c kỳ*c đ ồ ộ ơ ả ố ề ộ ự ơ ộ

ng vì*nó"có"th Cxoay t i tâ m c a tr c, chuy Cn đ ng ti Gn và*lù*i, chuy Cn đ ể ạ ủ ụ ể ộ ế ể ộ

ng 360 ° ,theo b Gt kỳ*h "ng nà*o nh ng đ nh v gó"c c nh ké"m chí"nh xá"c h n ấ ướ ư ị ị ạ ơ

Ho t đ ng t Gt trong cá"c h th Gng l A p l iạ ộ ố ệ ố ặ ạ

Qua tì*m hi Cu s b v =cá"c h th Gng truy =n đ ng c a xe ch hà*ng ể ơ ộ ề ệ ố ề ộ ủ ở(AGV) trê n, nh n th Gy r Mng đ ph "c t p v =k Gt c Gu, cũ<ng nh vi ậ ấ ằ ộ ứ ạ ề ế ấ ư ệ

c đi =u khi Cn c a 2 ph ng th "c QUAD & DIFFERENTIAL khá"là*đá"ng ề ể ủ ươ ứ

k Cso v "i ph ng th "c SINGLE Khi và*o cua thì*2 ph ng th "c QUAD & ể ớ ươ ứ ươ ứDIFFERENTIAL có"th Cđi và*o v "i t Gc đ nhanh và*v "i bá"n kí"nh cong ể ớ ố ộ ớ

nh là*n a thâ n xe, đi =u đó"hoà*n toà*n ng c l i v "i ph ng th "c ỏ ử ề ượ ạ ớ ươ ứ

SINGLE

V "i đ A c đi Cm ti Gp xú"c m A t đ *ng c a ph ng th "c SINGLE là*3 ớ ặ ể ế ặ ườ ủ ươ ứ

ti Gp xú"c đ *ng, theo đ nh lý"3 đi Cm t o thà*nh 1 m A p ph \ng ế ườ ị ể ạ ặ ẳ

thì*đ Cn đ nh c a SINGLE sẽ<h n 2 ph ng th "c QUAD & ộ ổ ị ủ ơ ươ ứ

DIFFERENTIAL

Đ Cphù*h p v "i tà*i chí"nh và*trong cá"ch đi =u khi Cn, nhó"m sẽ<ch n h th Gng ể ợ ớ ề ể ọ ệ ố truy =n đ ng 3 bá"nh nh ng có"c i bi Gn l i đó"là*2 đ ng c truy =n đ ng phí"a ề ộ ư ả ế ạ ộ ơ ề ộ ở sau và*bá"nh ph phí"a tr "c, s d ng ph ng phá"p đi =u khi Cn vi sai ụ ở ướ ử ụ ươ ề ể

1.3.3 Trong các cu c thi: ộ

a Xe Fireball.

13

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Nh c đi Cm: b Gn đ ng c nê n t Gn ké"m v =m A t chi phí", khi cua d $x y raượ ể ố ộ ơ ố ề ặ ễ ả

hi nệ b.t ng tr t bá"nh, gi i thu t đi =u khi Cn ph "c t p.ượ ượ ả ậ ề ể ứ ạ

Xe Usain Volt 2.0.

Thô ng s Gkỹ<thu t:ố ậ

Hình 1 10: Mô hình xe Usain Volt 2.0

+ D $n đ ng b Mng hai đ ng c riê ng bi t b i 2 bá"nh sauẫ ộ ằ ộ ơ ệ ở

+ C m bi Gn: thanh c m bi Gn h =ng ngo i 2QTR – 3R C ả ạ

+

V n t Gc trung bì*nh : 1.1 m/sậ ố

14

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

u đi Cm: Kh năAng bá"m line t Gt, kh năAng l t khi và*o cua th Gp,

k Gt c Gu đ n gi n, d $ch Gt o.ế ấ ơ ả ễ ế ạ

Nh c đi Cm: Ti Gp xú"c v "i m A t đ *ng khô ng t Gt (khi đ *ng ch y khô ượ ể ế ớ ặ ườ ố ườ ạ

ng b Mng ph \ng), khó"cua h n so v "i xe cua b Mng hai bá"nh tr "c nê n bá"m ằ ẳ ơ ớ ằ ướ

đ *ng ké"m h n.ườ ơ

1.4.T *nh <ng thô ng tin v =t Cngừ ữ ề ổ Thôngquantinvà*đ u ầ yê u bài:c =u ầ

t *đ =bà*i, nhó"m đã<ti Gn hà*nh thi Gtừ ề ế ế

k Gxe dò*line v "i thô ng s Gban đ =u sau :ế ớ ố ầ

Kh Gi l ng v t n A ng t Gi thi Cu xe có"th Ct i đ c: 2kgố ượ ậ ặ ố ể ể ả ượ

+ V n t Gc t Gi thi Cu đ t đ c: 0.1 m/sậ ố ố ể ạ ượ

+ Bá"n kí"nh cong t Gi thi Cu: 500 mm (theo sa bà*n)ố ể

+ Sai s Gbá"m đ *ng d $n (tí"nh t *mé"p trá"i ho A c mé"p ph i ố ườ ẫ ừ ặ ả

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH

Kh năAng chuy Cn h "ng: c c Gu 4 bá"nh ch đ ng có"kh năAng quay quanhả ể ướ ơ ấ ủ ộ ả

tâ m c c t Gc b Mng cá"ch đi =u khi Cn t Gc đ gó"c và*chi =u quay cho m $i bá"nh =>ự ố ằ ề ể ố ộ ề ỗ

Kh năAng chuy Cn h "ng t Gt.ả ể ướ ố

Đ Cn đ nh khi chuy Cn h "ng: Vì*c b Gn bá"nh xe đ =u truy =n l c nh nhau,ộ ổ ị ể ướ ả ố ề ề ự ưthay vì*ch có"hai bá"nh truy =n l c nê n t i tr ng trê n m $i l Gp xe sẽ<gi m đi =>ỉ ề ự ả ọ ỗ ố ảCó"th Cs d ng l c quay vò*ng c a cá"c l Gp có"hi u qu => S quay vò*ng r Gt Cnể ử ụ ự ủ ố ệ ả ự ấ ổ

Kh năAng chuy Cn h "ng: Xe có"th Cchuy Cn h "ng quanh trung đi Cm tr cả ể ướ ể ể ướ ể ụ

ch đ ng v "i v n t Gc gó"củ ộ ớ ậ ố r , Kh năAng chuy Cnả ể

h "ng c a xe là*r Gt t Gt ướủ

ω = v

có thể chuyển hướng 90o

b 2 bánh ch đ ng sau, 1 bánh ch tr c: ủ ộ ủ ướ

Vận tốc trên đường thẳng: Cơ cấu không ảnh hưởng đến vận tốc thẳng

Vận tốc của xe bằng với vận tốc tâm mỗi bánh xe chủ động

Khả năng chuyển hướng:

Xe có thể chuyển hướng quanh trung điểm trục chủ động với vận tốc góc

r có thể chuyển hướng 90o , Khả năng chuyển hướng của xe là rất tốt

Kết luận: Chọn phương án 3 bánh ( 2 bánh chủ động sau và một bánh bị động trước)

16

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Hình 2 1: Sơ đồ nguyên lí mô hình xe ba bánh

Bá"nh2.2ch ủ 1.L a ự đ ngộ ch n ọ là*b ộ bánhph n ậ chủtr c ự đ ng: ộ ti Gp là*m ế

xe chuy Cn đ ng Bá"nh xe ph i có"kh năAng bá"m đ *ng t Gt, khô ng ể ộ ả ả ườ ố

tr n tr t, ch u t i Cn đ nh, d $thá"o l Lp và*thay th G.ơ ượ ị ả ổ ị ễ ắ ế

T *nh <ng yê u c =u trê n, ta có"th Cs d ng bá"nh xe V1-V3 đ Clà*m ừ ữ ầ ể ử ụ ể

bá"nh ch đ ng cho xe.ủ ộ

Hình 2 2: Bánh xe V1

2.2.2 L a ch n bánh b đ ng: ự ọ ị ộ

Có hai loại bánh được sử dụng : bánh mắt trâu và bánh tự lựa

Bánh mắt trâu : cấu tạo là khối cầu được đặt trong rãnh cầu có khe hở Đượclàm từ vật liệu kim loại nên bền, bên trong có ổ bi nên di chuyển trơn tru Tuynhiên bánh này có nhược điểm là chỉ chạy được trong môi trường ít bụi, cát

vì chúng có thể bám vào khe hở trong ổ làm kẹt hoặc hư bánh

17

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Hình 2 3: Bánh mắt trâu

Bánh tự lựa : Có đặc điểm di chuyển ổn định Tuy nhiên khi bẻ lái ở vận tốc

lớn, bẻ lái nhiều lần hoặc khi xe khởi động với vận tốc lớn, bánh xe không đápứng kịp chiều của xe sẽ gây hiện tượng trượt, ảnh hưởng đến hướng chuyển độngcủa xe

18

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Hình 2 5: Động cơ DC không encoder

2.3.2 Đ ng c DC có g n Encoder ộ ơ ắ

Các xe đua dò line của các cuộc thi như Robocon, Cuộc đua số…đều sử dụng động cơ DC có gắn encoder làm cơ cấu chấp hành Đặc điểm của động cơ DC đa dạng về kích thước, momen, chủng loại driver, dễ dàng lắp đặt và điều khiển chính xác do có thể kết hợp thêm encoder và được ứng dụng thêm bộ điều khiển PID để có thể điều chỉnh tốc độ hoặc vị trí chính xác theo yêu cầu

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Đ ng c DCộ ơ Dễ thay đổi tốc độkéo tải lớn, … Ưu điện, nhiễu caoNh cượkhô ng encoder Tốc độ chính xác cao, giá thành Có thể nhiễu tín hiệu

Đ ng c DC có"ộ ơ

động cơ, có khả năng Phát ra tiếng ồn, tia lửa

thấp, kích thước nhỏ, dễ điều khiển khiển không chính xác encoder Điều khiển vòng hở chính xác trong khoảng Kích thước lớn, điều

Đ ng c b "cộ ơ ướ moment cho phép encoder, gây ra điềubước

- Nguồn dong ra của một cầu là: 2A

- Đồ thị tuyến tính của xung PWM và tốc độ quay của động cơ đạt tuyến tính thấp

- Dòng ra tương đối đáp ứng được nguồn dòng động cơ tiêu thụ khi quá tải và khả năng tuyến tính vẫn có thể đáp ứng tốt cho động cơ hoạt động ổn định

Hình 2 8: Driver L298N

2.4.2 Driver TB6612

- Nguồn áp vào: 12V

- Nguồn dòng đầu ra lớn nhất: 1.2A

- Tuyến tính giữa xung PWM và tốc độ quay của động cơ đạt độ tuyến tính cao

- Dòng đầu ra quá nhỏ,khi động cơ quá tải Driver có thể sẽ bị cháy

20

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Ph ng phá"p nà*y cho đ chí"nh xá"c cao, nh ng t Gc đ x lý" nh c =n ươ ộ ư ố ộ ử ả ầ

nhi =u th *i gian và*gi i thu t lý"h i ph "c t p.ề ờ ả ậ ử ơ ứ ạ

Hình 2 10: Cảm biến Camera

Led h =ng ồ b ngo i ạ C mbi n ả ế sẽ<gi m ả h ng ồ n i ộ ngo i: ạ tr khi có"b "c x h =ng ngo i ở ứ ạ ồ ạ chi Gu và*o B "c x h =ng ngo i t *led phá"t g A p mà*u đen c a đ *ng line sẽ<ph n ế ứ ạ ồ ạ ừ ặ ủ ườ ả chi Gu l i đ c led thu t o ra tí"n hi u đi n á"p, k Gt h p nhi =u c A p led h =ng ế ạ ượ ạ ệ ệ ế ợ ề ặ ồ ngo i thu phá"t và*x lý" tí"n hi u đi n á"p đ c v =ta bi Gt đ c v trí"t ng đ Gi c ạ ử ệ ệ ọ ề ế ượ ị ươ ố ủ

a xe so v "i đ *ng line M t s Glo i c m bi Gn th *ng dù*ng: Cá"c c m bi Gn ớ ườ ộ ố ạ ả ế ườ ả ế

TSOP382, TSOP384, …đ C thu só"ng IR, cá"c module QTRX-HD-07, QTR-8, QTR-1, ể

TCRT5000, ….có"th Cthu ể

21

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

phá"t và*x lý"tí"n hi u t *đ *ng ch y.Cá"c sensor có"th Ctí"ch h p ử ệ ừ ườ ạ ể ợ

sẽ giảm tốc độ của xe Giá

Cần xử lý nhiều, đòi hỏi bộ

C m bi Gn h =ng ngo iả ế ồ ạ Giá"thà*nh r , gi i thu tnhiễu. ẻ ả ậ ( 40xử lý phải nhanh nếu không).

thành đắt.

x lý"đ n gi n ử Sai

Dễ bị nhiễu Tốc độ đáp ứng chậm

số lớn

Bảng 2 3: So sánh các lo i c m bi n dò line ạ ả ế

2.5.2 C m bi n xác đ nh kh i l ả ế ị ố ượ ng

a Loadcell.

C m bi Gn câ n n A ng loadcell ả ế ặ Hình là*2.12c m ả :Cảmbi Gn ế biếncó"Loadcellth Cchuy Cn đ Ci m ể ể ổ ộ

22

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

tr là*m vi c d a và*o nguyê n lý"á"p l c – tr khá"ng Khi m t t i tr ng, m t l cở ệ ự ự ở ộ ả ọ ộ ựtá"c đ ng lê n c m bi Gn sẽ<là*m tr khá"ng thay đ Ci S thay đ Ci tr khá"ng nà*yộ ả ế ở ổ ự ổ ở

d $n đ Gn d thay đ Ci đi n á"p đ =u ra khi đi n á"p đ =u và*o đ c c Gp.ẫ ế ự ổ ệ ầ ệ ầ ượ ấ

Loadcell đ c c Gu t o b i hai thà*nh ph =n là*: Strain gauge và*Load.ượ ấ ạ ở ầ Straingauge là*m t đi n tr đ A c bi t, có"đi n tr thay đ Ci khi b né"n hay ké"o dã<n và*ộ ệ ở ặ ệ ệ ở ổ ị

đ c nuô i b Mng m t ngu =n Cn đ nh.ượ ằ ộ ồ ổ ị Load là*m t thanh kim lo i có"tí"nh đà*nộ ạ

h =i.ồ

R =

Lρ

R = Đi n tr strain gauge (Ohm)ệ ở

L = Chi =u dà*i c a s i kim lo i strain gauge (m)ề ủ ợ ạ 2

)

A = Ti Gt di n c a s i kim lo i strain gauge (mế ệ ủ ợ ạ

= Đi n tr su Gt v t li u c a s i kim lo i strain gauge ệ ở ấ ậ ủ ạ

Khiρ dâ y kim lo i b l c tá"c đ ng sẽ<thay đ Ci đi n tr ạ ị ự ộ ổ ệ ở

Khi dâ y b l c né"n, chi =u dà*i strain gauge gi m, đi n tr sẽ<gi ị ự ề ả ệ ở ả

m xu Gng Khi dâ y bi ké"o dã<n, chi =u dà*i strain gauge tăAng, đi ố ề ệ

n tr sẽ<tăAng lê n Đi n tr thay đ Ci t l v "i l c tá"c đ ng.ở ệ ở ổ ỷ ệ ớ ự ộ

Nguyê n lý"ho t đ ng:ạ ộ

M t đi n á"p đ c ộ ệ ượ Hìnhcung2.c Gp ấ 13: choCấu ngõ<tạomạchvà*o loadcellbêntrong(2Loadgó"cell(1) và*(4) c a c =u đi n tr Wheatstone) và*đi n á"p tí"n hi u ra đ c đo gi <a hai gó"c khá"c ủ ầ ệ ở ệ ệ ượ ữ

T i tr ng thá"i câ n b Mng (tr ng thá"i khô ng t i), đi n á"p tí"n hi u ra là*s Gkhô ng ạ ạ ằ ạ ả ệ ệ ố

ho A c g =n b Mng khô ng khi b Gn đi n tr đ c g Ln phù*h p v =giá"tr Khi có"t i ặ ầ ằ ố ệ ở ượ ắ ợ ề ị ả

tr ng ho A c l c tá"c đ ng lê n thâ n loadcell là*m cho thâ n loadcell b bi Gn d ng (giã<n ọ ặ ự ộ ị ế ạ

ho A c né"n), d $n đ Gn s thay đ Ci v =chi =u dà*i và*ti Gt di n c a cá"c s i kim ặ ẫ ế ự ổ ề ề ế ệ ủ ợ

23

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

lo i c a đi n tr strain gauge -> thay đ Ci giá"tr đi n tr -> thay đ Ciạ ủ ệ ở ổ ị ệ ở ổ

đi n á"p đ =u ra.ệ ầ

Hình 2 14: Nguyên lí hoạt động của Loadcell

C m bi Gn ả ế b C m ả á"pl c ự bi n ế d ng ạ l c ự Filmd ng ạ FSR402film đ c s d ng trong ượ ử ụ

cá"c "ng d ng đi =u khi Cn, Robot nh : nú"t nh Gn c m "ng, đo l c tay k p ứ ụ ề ể ư ấ ả ứ ự ẹ

Robot, đo á"p l c nh Gn t i 1 đi Cm, thô ng qua s thay đ Ci tr khá"ng trê n hai ự ấ ạ ể ự ổ ở

ƯLoadcell Giá"thà*nh r , d $l p trì*nh.ẻ ễ ậ K Gt c Gu l "n h n c mế ấ ớ ơ ả

bi Gn d ng film, d $bế ạ ễ ị

C m bi Gn l cả ế ự K Gt c Gu nh g n, đ b =n và*đế ấ ỏ ọ ộ ề ộ

nhi $u.ễGiá"thà*nh đ Ltắ

d ng filmạ ổCn đ nh caoị

Bảng 2 4: So sánh cảm biến cân nặng

2.6 Ph ươ ng án v gi i thu t x lý tín hi u c m bi n và b trí c m bi n ề ả ậ ử ệ ả ế ố ả ế

24

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Đ Gi v "i cá"c lo i c m bi Gn quang, tí"n hi u t ng t t *c m bi Gn ố ớ ạ ả ế ệ ươ ự ừ ả ếsẽ<đ c hi u chu Cn và*x lí"b Mng cá"c gi i thu t so sá"nh ho A c ượ ệ ẩ ử ằ ả ậ ặ

x Gp x đ Ctì*m ra v trí"t ng đ Gi c a robot dò*line v "i tâ m đ *ng ấ ỉ ể ị ươ ố ủ ớ ườline

2.6.1 Gi i thu t x lí tín hi u: ả ậ ử ệ

X Gp x raấ ỉ v ịPh ng ươ trí"c a ủ phápxesox p ấ v "i ớ xỉtâ m đ *ng line t *cá"c ườ ừtí"n hi u t ng t t *c m bi Gn Có"3 gi i thu t x Gp x đ c gi "i ệ ươ ự ừ ả ế ả ậ ấ ỉ ượ ớthi u đó"là*x Gp x theo b c 2, tuy Gn tí"nh và*theo tr ng s G(Hì*nh ệ ấ ỉ ậ ế ọ ố1.8) v "i sai s Gdò*line khá"c nhau Đ A c đi Cm c a ph ng phá"p nà*y ớ ố ặ ể ủ ươlà*ph thu c ch y Gu và*o th *i gian đ c ADC t Gt c cá"c sensor c a ụ ộ ủ ế ờ ọ ấ ả ủ

vi đi =u khi Cn, do đó"th *i gian x lý"sẽ<lâ u h n ph ng phá"p so ề ể ờ ử ơ ươ

sá"nh

Hình 2 16: Phương pháp sấp xỉ bậc 2 và trọng số

Dù*ng b ộ bso.Ph ng ươ sá"nhđ C ể phxá"cp sođ nhị sánhtr ng thá"i đó"ng/ng Lt c a cá"c ạ ắ ủ sensor, sau đó"suy ra v trí"xe theo m t b ng tr ng thá"i đã<đ nh s Wn V "i ph ng ị ộ ả ạ ị ẵ ớ ươ phá"p nà*y, sai s G dò*line sẽ<ph thu c và*o thô ng s Gc a sensor đ c s d ng, hay ố ụ ộ ố ủ ượ ử ụ kho ng cá"ch gi <a cá"c sensor Ph ng phá"p nà*y có"đ A c đi Cm ph thu c ch ả ữ ươ ặ ể ụ ộ ủ

y Gu và*o m "c ng <ng so sá"nh c a cá"c sensor, do đó"t Gc đ x lý"r Gt nhanh ế ứ ưỡ ủ ố ộ ử ấ

Ph ng phá"pươ Hình 2 17: Phương pháp so sánhƯu Nh cượ

25

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

So sá"nh Độ chính xác cao hơn Tốc độ xử lí không bằng giải thuật so sánh

X Gp xấ ỉ

Tốc độ xử lí nhanh Độ chính xác thấp hơn hơn

Bảng 2 5: So sánh các ph ng pháp x lý tín hi u c m bi n ươ ử ệ ả ế

Cá"ch2.6b G ố 2.trí"Bốc m ả tríc m ả bi Gn ế bi n ế sẽ<tù*ydòvà*olineh th Gng mà*sẽ<có"3 ph ngệ ố ươ phá"p s Lp x Gp: Đ Cđi =u h "ng thà*nh cô ng thì*s Gl ng c m bi Gn đ c s d ng ắ ế ể ề ướ ố ượ ả ế ượ ử ụ khá"là*quan tr ng Có"nhi =u cá"ch s Lp x Gp kh thi đ c xem xé"t và*th c hi n nh sau ọ ề ắ ế ả ượ ự ệ ư

- V "i ki Cu b Gtrí"c m bi Gn nà*y, giú"p cho robot phá"t hi n đ c ớ ể ố ả ế ệ ượ

đ *ng giao nhau m t cá"ch s "m nh Gt, nh ng trong khi l p trì*nhườ ộ ớ ấ ư ậkhi và*o cua sẽ<b nhi $u và*khó" Cn đ nh.ị ễ ổ ị

Hình 2 18: Các cách bố trí cảm biến

2.7 Ph ươ ng án v đi u khi n ề ề ể

2.7.1 B đi u khi n ộ ề ể

26

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

Hình 2 19: Các loại vi điều khiển thông dụng

a Vi đi u khi n: ề ể

Đ r ng BUSộ ộ

8051

T Gc đ t Gi đaố ộ ố 12 Clock cycle 4 Clock cycle 16 Clock cycle 1 Clock cycle

Đi n năAng tiê uệ

thô ng d ngụ Bảng 2 6: Thông s các lo i vi đi u khi n ố ạ ề ể

M0 đ Gn M7ế

2.7.2 Ph ươ ng pháp đi u khi n ề ể

B Mng cá"chằ a.Phươc GpnăAngấ gphápl ng ượ ON-choOFFđ ng c (ON) thì*độ ơ ộ

ng c sẽ<ho t đ ng m t cá"ch t đ ng theo thi Gt k Gt *tr "c Khi ơ ạ ộ ộ ự ộ ế ế ừ ướ

ng Lt ngu =n năAng l ng (OFF) đ ng c sẽ<ắ ồ ượ ộ ơ

ng *ng ho t đ ng Đ Gi v "i ph ng phá"p đi =u khi Cn nà*y có" u ừ ạ ộ ố ớ ươ ề ể ư

đi Cm là*thi Gt k G đi =uể ế ế ề

khi Cn m t cá"ch d $dà*ng Tuy v y nh c đi Cm c a ph ng ể ộ ễ ậ ượ ể ủ ươ

phá"p nà*y là*t o chuy Cnạ ể

27

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

đ ng đ t ng t, khó"thi Gt k Ggi "i h n hà*nh trì*nh c a cá"c đ ng ộ ộ ộ ế ế ớ ạ ủ ộ

c , khô ng th C đi =u khi Cn chí"nh xá"c.ơ ể ề ể

b.Ph ng pháp PI,PD,PID ươ

Một phương pháp vi tích phân tỉ lệ (phương pháp PID- Proportional Integral

Derivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển (bộ điều khiển) tổng quát được

sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp – phương pháp PID là phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Phương

pháp PID sẽ tính toán giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và

giá trị đặt mong muốn Tuy nhiên, để đạt được kết quả tốt nhất, các thông số PID sử dụngtrong tính toán phải điều chỉnh theo tính chất của hệ thống, phụ thuộc vào kinh

nghiệm của người thiết kế

Phương pháp PID bao gồm 3 thông số riêng biệt, do đó đôi khi nó còn được

gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và đạo hàm, viết tắt là P, I, và D Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, giá trị tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ, và giá trị vi phân xác định tác động của tốc độ biến đổi sai số Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số trong giải thuật của phương pháp PID, đáp ứng của tín hiệu đầu ra được điều chỉnh sao cho đáp ứng được tốt nhất với tín hiệu mong muốn về thời gian xác lập cũng như sai số so với tín hiệu mong muốn

c Ph ng pháp Fuzzy (Đi u khi n m ) ươ ề ể ờ

Phương pháp điều khiển mờ là phương pháp điều khiển bắt chước quá trình xử

lý thông tin không rõ ràng và ra quyết định điều khiển của con người Phương

pháp này được xây dựng trên lý thuyết tập mờ để thực hiện lập luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác theo lôgic vị từ cổ điển Lôgic mờ cho phép độ liên thuộc có giá trị trong khoảng đóng 0 và 1, và ở hình thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như "hơi hơi", "gần như", "khá là" và "rất" Cụ thể, nó cho phép quan hệ thành viên không đầy đủ giữa thành viên và tập hợp Tính chất này có liên quan đến tập mờ và lý thuyết xác suất

B đi =uộ ề dkhi Cn ể Ph ng ươ nà*yphápxem xé"tLyapunov3sais Gc a robot ố ủvà*line theo ph ng ti Gp tuy Gn, theo ph ng phá"p tuy Gn và*theo ươ ế ế ươ ếgó"c l ch gi <a robot v "i line đ Cđi =u khi Cn robotệ ữ ớ ể ề ể

thô ng qua cá"c bi Gn đi =u khi Cn là*v n t Gc gó"c và*v n t Gc dà*i ế ề ể ậ ố ậ ố

Đ Cxá"c đ nh tí"nh Cn đ nh c a ph ng phá"p nà*y ta dù*ng kè*mể ị ổ ị ủ ươ ω

theo ti Cu chu Cnể ẩ v Cn đ nh Lyapunov cho h phi tuy Gn.ổ ị ệ ế

2.8 Ph ươ ng án v c u trúc đi u tri n ề ấ ề ể

2.8.1 Đi u khi n theo ki u t p trung ề ể ể ậ

28

Đ ÁN CHUYÊN NGÀNH C ĐI N T Ồ Ơ Ệ Ử GVHD: PGS.TS NGÔ HÀ QUANG TH NH Ị

M ch ch s d ng m t vi đi =u khi Cn đ m nh n t Gt c cá"c ch "c năAng ạ ỉ ử ụ ộ ề ể ả ậ ấ ả ứ

nh *và*o đó"mà*ph =n c "ng đ n gi n Tuy nhiê n, khô ng có"s chuyê n bi t hó"a ờ ầ ứ ơ ả ự ệ

nê n khó" cho vi c ki Cm tra l $i ch ng trì*nh, cá"c ch "c năAng (tí"nh toá"n ra v ệ ể ỗ ươ ứ ậ

n t Gc 2 bá"nh xe và*đi =u khi Cn đ ng c đ t v n t Gc mong mu Gn) khô ng đ ố ề ể ộ ơ ạ ậ ố ố ượ

c th c hi n đ =ng th *i, khi ch "c năAng nà*y đang th c hi n thì*ch "c năAng ự ệ ồ ờ ứ ự ệ ứ khá"c ph i đ i ả ợ

Hình 2 20: Mô hình điều khiển tập trung

M ch ạ 2.8.đi =u ề 2.Đi u ề khi Cn ể khi n ể phâ ntheoc Gp ấ ki u ể s d ngử ụ phânnhi =u ề c p: ấ vi đi =uề khi Cn, m $i vi đi =u khi Cn đ m nh n m t ch "c năAng riê ng Nh *đó"có"s chuyê n bi ể ỗ ề ể ả ậ ộ ứ ờ ự ệ

t hó"a, m $i vi đi =u khi Cn ch đ m nh n m t cô ng vi c giú"p vi c ki Cm tra l $i ỗ ề ể ỉ ả ậ ộ ệ ệ ể ỗ

ch ng trì*nh d $dà*ng, cá"c ch "c năAng đ c th c hi n đ =ng th *i, khô ng c =n ph i đ ươ ễ ứ ượ ự ệ ồ ờ ầ ả ợ

i ho A c b qua cá"c tá"c v ng Lt Tuy nhiê n c Gu trú"c ph =n c "ng ph "c t p và*c =n đ m ặ ỏ ụ ắ ấ ầ ứ ứ ạ ầ ả

b o tí"n hi u giao ti Gp gi <a cá"c vi đi =u khi Cn tuy t đ Gi chí"nh xá"c, khô ng b nhi $u ả ệ ế ữ ề ể ệ ố ị ễ

Hình 2 21: Mô hình điều khiển phân cấp

2.9 L a ch n ph ự ọ ươ ng án thi t k ế ế

Từ các đề xuất trên, nhóm tiến hành lựa chọn phương án phù hợp

- Sơ đồ nguyên lý: robot 2 bánh chủ động + 1 bánh bị động