BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIBÁO CÁO TỔNG KẾTĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊNNghiên cứu thiết kế mô hình robot tự hành AGV ứng dụng vận chuyển trong nhà xưởngTỔNG QUAN ROBOT TỰ HÀNH AGV Thành phần cấu tạo của xe AGVTÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊXÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆMKhung robot AGVRobot AGV chở hàng trong nhà xưởngRobot AGV kéo hàngRobot AGV chở hàngRobot AGV đẩy hàngRobot AGV nâng hàngLoại chạy không theo đườngLoại chạy theo đường dẫnMạch ArduinoGiao diện vào Ports (COMLPT)Giao diện ArduinoGiao diện Arduinohướng dẫn nạp chương trìnhMega 2560Ac quy 12V 6APin cell 18650Mạch dò lineSơ đồ nguyên lýCác chân HC_SRF04Nguyên lý hoạt độngĐộng cơ PlanetCấu trúc bộ điều khiển tốc độ động cơLCD 20x4ALED cảnh báoHình 3.1 Mô hình thực nghiệmMạch dò lineCách kết nối chân SRF04Mạch cầu ĐôiMô hình Robot AGV
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN
Nghiên cứu thiết kế mô hình robot tự hành AGV ứng dụng vận chuyển trong nhà xưởng
Trần Anh Tuấn Tự động hóa 3-K10
Đinh Văn Toàn Tự động hóa 3-K11
Nguyễn Văn Huy Tự động hóa 3-K11Nguyễn Văn Quân Tự động hóa 3-K11
Lê Xuân Tiến Lộc Tự động hóa 3-K11
Khoa: ĐiệnNgười hướng dẫn: TS Phạm Văn Quang
Hà Nội, ngày 10 tháng 4 năm 2019
Trang 2Nghiên c u KHCN ứu KHCN
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ROBOT TỰ HÀNH AGV 9
1.1 Khái quát chung 9
1.2 Phân loại 10
1.2.1 Phân loại theo chức năng 10
1.2.2 Phân loại theo dạng đường đi 12
1.3 Thành phần cấu tạo của xe AGV 13
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 14
2.1 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống 14
2.2 Chức năng từng khối 15
2.3 Acquy Và Khối Nguồn 5V 21
2.4 Khối cảm biến 22
2.5 Khối động cơ 25
2.5.1 Chọn động cơ 25
2.5.2 Khối Driver Điều Khiển Động Cơ 26
2.5.3 Phương pháp điều chỉnh: 26
2.6 Khối hiển thị 27
2.7 Khối cảnh báo 27
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 28
3.1 Xây dựng lưu đồ thuật toán 28
3.1.1 Đặc điểm công nghệ 28
3.1.2 Bảng địa chỉ 28
3.1.3 Các lưu đồ thuật toán 29
3.2 Mô hình thực nghiệm 35
Page 2
Trang 3Nghiên c u KHCN ứu KHCN
3.2.1 Khung robot AGV 36
3.2.2 Bánh xe 36
3.2.3 Thiết kế cơ cấu nâng hạ hàng 36
3.2.4 Cảm biên 36
3.2.5 Mạch cầu Đôi (kết hợp từ 2 cầu H) 37
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Page 3
Trang 4Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Hình 1.1 Robot AGV chở hàng trong nhà xưởng 9
Hình 1.2 Robot AGV kéo hàng 11
Hình 1.3 Robot AGV chở hàng 11
Hình 1.4 Robot AGV đẩy hàng 11
Hình 1.5 Robot AGV nâng hàng 12
Hình 1.6 Loại chạy không theo đường 12
Hình 1.7 Lo i ch y theo đại chạy theo đường dẫn ại chạy theo đường dẫn ường dẫnng d nẫn 12
Hình 2.1 Mạch Arduino 15
Hình 2.2 Giao diện vào Ports (COM&LPT) 17
Hình 2.3 Giao diện Arduino 18
Hình 2.4 Giao diện Arduino-hướng dẫn nạp chương trình 18
Hình 2.5 Mega 2560 20
Hình 2.6 Ac quy 12V /6A 22
Hình 2.7 Pin cell 18650 22
Hình 2.8 Mạch dò line 22
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý 23
Hình 2.11 Các chân HC_SRF04 23
Hình 2.11 Nguyên lý hoạt động 23
Hình 2.12 Động cơ Planet 25
Hình 2.13 Cấu trúc bộ điều khiển tốc độ động cơ 26
Hình 2.14 LCD 20x4A 27
Hình 2.16 LED cảnh báo 27
Hình 2.16 Còi 27
Hình 3.1 Mô hình thực nghiệm 35
Hình 3.2 Mạch dò line 36
Page 4
Trang 5Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Hình 3.3 Cách kết nối chân SRF04 37Hình 3.4 Mạch cầu Đôi 37Hình 3.5 Mô hình Robot AGV 38
LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý và ủng hộ của bộ môn Thiết Bị Điện, Khoa Điện, Trường ĐạiHọc Công Nghiệp Hà Nội và dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo TS Phạm Văn Cường,
Page 5
Trang 6Cuối cùng chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện đã luôngiúp đỡ, góp ý, ủng hộ và động viên để chúng em hoàn thành tốt nghiên cứu này.
Trong qua trình nghiên cứu chúng em đã vấp phải nhiều khó khăn, do hạn chế
về kiến thức và non kém về kinh nghiệm nên chúng em không thể tránh khỏi nhữngthiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được
Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để đề tài này củachúng em được hoàn chỉnh hơn
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 04 năm 2019
Trang 7đề tài:“Nghiên cứu thiết kế mô hình Robot tự hành AGV ứng dụng vận chuyển trong nhà xưởng”.
2 Mục đích nghiên cứu
- Làm quen với việc nghiên cứu khoa học
- Thiết kế, chế tạo và lắp ráp mô hình robot AGV
- Nâng cao khả năng nghiên cứu khoa học
- Dần tiếp cận với thực tiến
- Giúp chúng em hiểu được nguyên lý, ứng dụng robot AGV
3 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng: Robot AGV
4 Giả thuyết nghiên cứu
Page 7
Trang 8Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Sau quá trình nghiên c u và th c nghi m nh m hứu KHCN ực nghiệm nhằm hướng tới ứng dụng ệm nhằm hướng tới ứng dụng ằm hướng tới ứng dụng ướng tới ứng dụngng t i ng d ngớng tới ứng dụng ứu KHCN ụngRobot AGV vào lĩnh v c v n chuy n hàng hóa thay th s c lao đ ng c a conực nghiệm nhằm hướng tới ứng dụng ận chuyển hàng hóa thay thế sức lao động của con ển hàng hóa thay thế sức lao động của con ế sức lao động của con ứu KHCN ộng của con ủa con
ngường dẫni
5 Ph ương ng pháp nghiên c u ứu
Nắm bắt quy trình vận hành robot AGV , từ đó làm nền tảng cho nhóm
và phát triển nghiên cứu AGV
Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thiết kế, chế tạo thử nghiệm, thửnghiệm hoạt động và hoàn chỉnh mô hình.
Kế thừa và phát huy những thành tựu về khoa học công nghệ tiên tiến vàhiện đại, nhóm nghiên cứu đã đưa ra nhiều ý tưởng cũng như công nghệphù hợp với giải pháp của đề tài
6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
T đ ng hóa trong quá trình v n chuy n hàng hóa giúp nâng cao năngực nghiệm nhằm hướng tới ứng dụng ộng của con ận chuyển hàng hóa thay thế sức lao động của con ển hàng hóa thay thế sức lao động của con
su t lao đ ng, mang l i l i nhu n tr c ti p cho các công ty Vi t Nam.ộng của con ại chạy theo đường dẫn ợi nhuận trực tiếp cho các công ty Việt Nam ận chuyển hàng hóa thay thế sức lao động của con ực nghiệm nhằm hướng tới ứng dụng ế sức lao động của con ệm nhằm hướng tới ứng dụng Góp
ph n rút ng n kho ng cách gi a các công ty trong nắn khoảng cách giữa các công ty trong nước và các doanh nghiệp ảng cách giữa các công ty trong nước và các doanh nghiệp ữa các công ty trong nước và các doanh nghiệp ướng tới ứng dụngc và các doanh nghi pệm nhằm hướng tới ứng dụng
nướng tới ứng dụngc ngoài v vi c ng d ng công ngh vào s n xu t , b t k p th i đ i côngề việc ứng dụng công nghệ vào sản xuất , bắt kịp thời đại công ệm nhằm hướng tới ứng dụng ứu KHCN ụng ệm nhằm hướng tới ứng dụng ảng cách giữa các công ty trong nước và các doanh nghiệp ắn khoảng cách giữa các công ty trong nước và các doanh nghiệp ịp thời đại công ờng dẫn ại chạy theo đường dẫnnghi p 4.0.ệm nhằm hướng tới ứng dụng Bên cạnh đó nó còn thể hiện bản lĩnh cũng như tầm hiểu biết ngàycàng được nâng cao của sinh viên khi có thể nắm bắt những kiến thức về khoa học
kỹ thuật và vận dụng một cách sáng tạo, có hiệu quả vào thực tiễn cuộc sống
Page 8
Trang 9là một chiếc xe kéo nhỏ chạy theo một đường dẫn Hệ thống hướng dẫn đầu tiên đượctạo ra khi xuất hiện các cảm biến dò theo một từ trường AGV tồn tại ở mức này chođến giữa những năm 70 Công nghệ lúc này đã điều khiển các hệ thống để mở rộngkhả năng và tính linh hoạt Xe không chỉ còn được dùng để kéo rơ moóc trong kho, màcòn được sử dụng trong quá trình sản xuất, làm việc, và các hệ thống lắp ráp ô tô Quanhiều năm, khi công nghệ trở nên tinh vi hơn, thì ngày nay các AGV chủ yếu đượcđịnh vị bởi hệ thống Lazer LGV (Lazer Guided Vehicle) Trong quá trình tự hành,LGV được lập trình để giao tiếp với các robot khác nhằm đảm bảo sản phẩm đượcchuyển qua các trạm, kho nơi mà sau đó chúng được giữa lại hoặc chuyển đến một vịtrí khác Ngày nay, LGV đóng vai trò quan trọng trong thiết kế các nhà máy và nhàkho, đưa hàng hóa đến đúng địa điểm một cách an toàn.
Khái niệm cơ bản
Robot AGV là một
khái niệm chung chỉ tất cả
các hệ thống có khả năng vận
chuyển mà không cần người
lái Trong công nghiệp AGV
được hiểu là các xe chuyên
chở tự động được áp dụng
trong các lĩnh vực (Hình 1.1)
- Cung cấp sắp xếp
Page 9Hình Robot AGV chở hàng trong nhà xưởng
Trang 10Nghiên c u KHCN ứu KHCN
- Chuyển hàng giữa các trạm sản xuất
- Phân phối, cung ứng sản phẩm, đặc biệt trong bán buôn
- Cung cấp, sắp xếp trong các lĩnh vực đặc biệt như bệnh viện, siêu thị, vănphòng …
Qua tất cả các ứng dụng trên, AGV thể hiện rất rõ hiệu quả của mình như: Giúpgiảm thiệt hại trong kiểm kê, sắp xếp sản xuất linh hoạt hơn, giảm thiểu nguồn nhânlực, những công việc được lặp đi lặp lại v.v… AGV còn giúp giảm chi phí chế tạo,tăng hiệu quả sản xuất Robot AGV là hệ thống an toàn, bền bỉ mang lại lợi ích chocông ty có thời gian hoạt động sản xuất lâu dài
Chúng có thể được chế tạo để chuyển hàng, kéo hàng, nâng hàng cấp phát chomột số vị trí làm việc nhất định
Theo đường đi:
Loại chạy không chạy theo đường dẫn
Loại chạy theo đường dẫn
1.2.1 Phân loại theo chức năng
• Robot kéo (Towing Vehicle) (Hình 1.2)
Robot kéo xuất hiện đầu tiên và bay giờ vẫn còn thịnh hành Loại này có thểkéo được nhiều loại toa hàng khác nhau và chở được từ 8000 đến 60000 pounds
Page 10
Trang 11Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Ưu điểm của hệ thống Robot kéo:
– Khả năng chuyên chở lớn
– Có thể dự đoán và lên kế hoạch về
tính hiệu quả của việc chuyên chở cũng như
đảm bảo an toàn
– Tăng tính an toàn
• Robot chở (Unit Load Vehicle)
Robot chở (Hình 1.3) được trang bị
các tầng khay chứa có thể là các
nâng, hạ chuyền động bằng băng
tải, đai hoặc xích
Loại này có ưu điểm:
– Tải trọng được phân phối
và di chuyển theo yêu cầu
– Thời gian đáp ứng nhanh
gọn
– Giảm hư hại tài sản
– Đường đi linh hoạt
– Giảm thiểu các tắc nghẽn giao thông chuyên chở
– Lập kế hoạch hiệu quả
• Robot đẩy (Cart Vehicle) (Hình
1.4)
Robot đẩy được cho là có tính linh
hoạt cao và rẻ tiền Chúng được sử
Hình Robot AGV kéo hàngHình Robot AGV nâng hàng
Hình Robot AGV chở hàng
Trang 12Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Có khả năng nâng các tải trọng đặt trên sàn hoặc trên các bục cao hay các khối hàngđặt trên giá
1.2.2 Phân loại theo dạng đường đi
• Loại chạy không chạy theo đường dẫn (Free path navigation) (Hình 1.6)
Có thể di chuyển đến các vị trí bất kỳ trong không gian hoạt động Đây là loạirobot AGV có tính linh hoạt cao được định vị vị trí nhờ các cảm biến con quay hồichuyển (Gyroscop sensor) để xác định
hướng di chuyển, cảm biến laser để xác
định vị trí các vật thể xung quanh trong
quá trình di chuyển, hệ thống định vị
cục bộ (Local navigation Location) để
xác định tọa độ tức thời,…Việc thiết kế
loại xe này đòi hỏi công nghệ cao và
phức tạp hơn so với các loại AGV khác
• Loại chạy theo đường dẫn (Fixed
path navigation) (Hình 1.7)
Robot AGV thuộc loại này được
thiết kế chạy theo các đường dẫn định
sẵn gồm các loại đường dẫn như sau:
Đường dẫn từ: Là loại đường
dẫn có cấu tạo là dây từ (Magnetic
wire) chôn ngầm dưới nền sàn Khi di
chuyển, nhờ có các cảm biến cảm ứng
từ mà xe có thể di chuyển theo đường dây dẫn Loại đường dẫn này không nằm bêntrên mặt sàn nên có mỹ quan tốt, không ảnh hưởng đến các công việc vận hành khác.Tuy nhiên khi sử dụng phải tiêu tốn năng lượng cho việc tạo từ tính trong dây, đồngthời đường dẫn là cố định và không thể thay đổi được
Page 12Hình Loại chạy không theo đường
Hình Lo i ch y theo đại chạy theo đường dẫn ại chạy theo đường dẫn ường dẫnng d nẫn
Trang 13Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Đường băng kẻ trên sàn: Xe AGV di chuyển theo các đường băng kẻ sẵn trên
sàn nhờ các loại cảm biến nhận dạng vạch kẻ Loại này có tính linh hoạt cao vì trongquá trình sử dụng người ta có thể thay đổi đường đi một cách dễ dàng nhờ kẻ lại cácvạch dẫn Tuy nhiên khi sử dụng, các vạch dẫn có thể bị bẩn hay hư hại gây khó khăncho việc điều khiển chính xác xe
1.3 Thành phần cấu tạo của xe AGV
Các bộ phận chính của AGV bao gồm: Các bộ phận dẫn động: Động cơ, cơ cấunâng hạ và giảm tốc, phanh hãm…
Bộ phận điều khiển: mạch điều khiển, cảm biến, đèn báo tín hiệu
Bộ phận kết nối tải: Được thiết kế tùy theo loại AGV và yêu cầu sử dụng Nguồn năng lượng : Ắc quy, nguồn điện một chiều
Khối
Nguồn
Khối Cảm Biến
Khối Động cơ
Khối Hiển Thị
Khối cảnh báo
Trang 14 Khối cảnh báo: Còi báo, đèn báo.
Khối xử lý trung tâm: Mega 2560
2.2 Chức năng từng khối
Khối xử lý trung tâm
- Nhận tín hiệu từ khối cảm biến
- X lý tín hi u đi u khi nử lý tín hiệu điều khiển ệm nhằm hướng tới ứng dụng ề việc ứng dụng công nghệ vào sản xuất , bắt kịp thời đại công ển hàng hóa thay thế sức lao động của con
- Gửi tín hiệu điều khiển qua khối hiển thị
- Truyền tín hiệu điều khiển đầu ra
- Giao tiếp với bộ điều khiển thông qua bộ truyền / thu nhận tín hiệu (tín hiệuđiều khiển bằng điều khiển từ xa)
- Điều khiển thông minh thông qua chế độ tự động
Thiết bị chính: Arduino Mega2560 (Hình 2.1)
a, Giới thiệu về Arduino
Ardruino
Page 14
Khối Xử
Lý Trung Tâm
Khối
Nguồn
Khối Cảm Biến
Khối Động cơ
Khối Hiển Thị
Khối cảnh báo
Hình Mạch Arduino
Trang 15Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Arduino là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết
bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn và các thiết bị khác
Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sửdụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người
ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mứcgiá rất thấp và tính chất mã nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm
Khả năng của bo mạch Arduino
Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit megaAVR của Atmel với haichip phổ biến nhất là ATmega328 và ATmega2560 Các dòng vi xử lý này cho phéplập trình các ứng dụng điều khiển phức tạp do được trang bị cấu hình mạnh với cácloại bộ nhớ ROM, RAM và Flash, các ngõ vào ra digital I/O trong đó có nhiều ngõ cókhả năng xuất tín hiệu PWM, các ngõ đọc tín hiệu analog và các chuẩn giao tiếp đadạng như UART, SPI, TWI (I2C)
Xung nhịp: 16MHz
EEPROM: 1KB (ATmega328) và 4KB (ATmega2560)
SRAM: 2KB (Atmega328) và 8KB (Atmega2560)
Flash: 32KB (Atmega328) và 256KB (Atmega2560)
Người dùng có thể linh hoạt số lượng ngõ vào và ngõ ra.
Digital: Tổng số lượng cổng digital trên các mạch dùng Atmega328 là 14, vàtrên Atmega2560 là 54
Analog: Các bo mạch Arduino đều có trang bị các ngõ vào analog với độ phângiải 10-bit (1024 phân mức, ví dụ với điện áp chuẩn là 5V thì độ phân giải khoảng0.5mV) Số lượng cổng vào analog là 6 đối với Atmega328, và 16 đối vớiAtmega2560 Với tính năng đọc analog, người dùng có thể đọc nhiều loại cảm biếnnhư nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, gyro, accelerometer…
- PWM: Độ phân giải các chân này là 8-bit Số lượng cổng PWM đối với các
bo dùng Atmega328 là 6, và đối với các bo dùng Atmega2560 là 14 PWM có nhiềuứng dụng trong viễn thông, xử lý âm thanh hoặc điều khiển động cơ mà phổ biến nhất
là động cơ DC trong các máy bay mô hình
Page 15
Trang 16Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Môi trường lập trình bo mạch Arduino: Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều
tính năng thông dụng mang lại nhiều lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sựcủa Arduino nằm ở phần mềm Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữlập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++ rất quen thuộc với người làm kỹthuật Quan trọng là số lượng thư viện code được viết sẵn và chia sẻ bởi cộng đồng
Giao diện IDE của Arduino
Môi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhấthiện nay là Windows, Macintosh OSX và Linux
Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình này hoàn toàn miễn phí và
có thể mở rộng
Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++ Và dongôn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng hoàntoàn có thể nhúng thêm code viết bằng AVR C vào chương trình
Kết nối với Arduino
Kết nối phần cứng Arduino với phần mềm Arduino trên máy tính là việc đầutiên các bạn thực hiện để có thể tiến hành lập trình, các bước đơn giản như sau:
Bước 1: Tải và cài đặt phần mềm
Bước 2: Các bạn kết nối phần cứng là Board mạch Arduino vào máy tính qua
cổng USB, giúp Arduino giao tiếp với máy tính (truyền nhận dữ liệu) cũng như cấpnguồn 5VDC qua cổng USB cho board hoạt động Khi kết nối board mạch với máytính, board sẽ tự động cài Driver, nếu không cần thực hiện thêm các bước sau (thựchiện trên hệ điều hành Windows, Linux hoặc Mac):
Nhấp chuột phải vào My Computer > Device Manager > Other Devices sẽ thấy
1 mục xuất hiện khi cắm board vào là Unknow devices hoặc Arduino ( Hình 2.2)
Nhấn chuột phải vào mục vừa
xuất hiện trong Other Devices >
Update Driver Software > Browse
my computer for Driver software,
sau đó chọn đường dẫn là thư mục
Page 16
Hình Giao diện vào Ports (COM&LPT)
Trang 17Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Arduino vừa cài đặt vào máy tính (thường nằm trong Program Files), sau đó nhấn OK
và chờ đợi cho đến khi cài đặt thành công
Sau khi cài đặt thành công, trong Device Manager sẽ hiện tên board tương ứngkèm thứ tự cổng Comport như sau:
* Thông tin thêm: Ở bước 2 khi các bạn cài đặt thành công, việc hiện Arduino
như một thiết bị kết nối cổng COM trên máy tính chứng tỏ giao tiếp thực tế giữaArduino và máy tính không phải là giao tiếp USB mà thông qua 1 IC chuyển giao tiếp
từ USB sang COM, so với USB thì COM là 1 giao tiếp có độ đơn giản và dễ dàng sửdụng hơn rất nhiều khi lập trình
Bước 3: Mở phần mềm Arduino
vừa cài đặt > Tools > Board, chọn
board Arduino tương ứng đang sử
dụng, sau đó chọn Tools > Serial Port,
chọn cổng COM theo thứ tự tương ứng
của Board trong Device Manager, nếu
có thêm mục Tools > Processor thì
chọn vi điều khiển tương tứng trên
board (trên IC trung tâm thường có in
tên), nếu không thì không cần chọn
(Hình 2.3)
Bước 4: Chọn 1 ví dụ đơn giản trong File > Examples > Basic > Blink, sau đó nhấn
Ctrl + U để tiến hành nạp thử, khi nạp bạn sẽ thấy 2 đèn báo TX, RX trên board chớpbáo hiệu đang nạp chương trình,
sau khi hoàn tất hai đèn này sẽ
Hình Giao diện vào Ports (COM&LPT)
Hình Giao diện Arduino
Trang 18Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Lưu ý:
Khi chương trình đã được nạp, nó sẽ được lưu giữ cho đến khi nạp chương trìnhmới, khi nạp chương trình mới đồng nghĩa với 2 việc là bạn xóa chương trình cũ vàchương trình mới được nạp, để thấy rõ tất cả tiến trình nạp chương trình xin chọn File
> Preferences > Show verbose output during, tick vào hai mục là compilation vàupload để theo dõi toàn bộ quá trình này
Các loại bo mạch Arduino:
Về mặt chức năng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại bo mạchchính có chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính (thườngđược gọi là shield)
Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấuhình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau Một số bo
có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth
Các bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví
dụ như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ v.v…
Page 18
Trang 19 16 chân vào analog (từ A0 đến A15)
1 thạch anh với tần số dao động 16 MHz
1 cổng kết nối USB
1 jack cắm điện
1 đầu ICSP
1 nút reset
4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng:
Trang 20Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin 50 mA
Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin 20 mA
Ưu điểm của thiết bị:
- Mạnh mẽ với bộ nhớ flash lớn, số chân nhiều hơn và cùng số lượng shield hỗtrợ không nhỏ, Arduino Mega được đưa vào các dự án lớn hơn như xử lý thôngtin nhiều luồng, điều khiền nhiều động cơ, xe điều khiển từ xa, LED cube haycòn mở rộng cánh cửa với thế giới IoT
- Giá thành không cao, dễ tìm mua và lắp đặt
2.3 Acquy Và Khối Nguồn 5V
- Chọn acquy (Hình 2.6): Để đảm bảo yêu cầu chạy trong công ty xe AGV phảiđáp ứng được quá trình sử dụng bình ắc quy trong thời gian 4h làm việc Côngthức tính thời lượng dùng ắc quy được tính như sau:
T = A h U Pt
P [giờ ]
Trong đó:
T –thời gian cần có điện trong hệ thống, giờ;
Ah –dung lượng bình ắc quy, Ah;
U – hiệu điện thế của ắc quy, V;
pt – hiệu suất của hệ thống: 0,8
P – công suất tiêu thụ của tải, W;
Vậy đối với loại bình ắc quy 12VDC để đáp
ứng được yêu cầu làm việc 8h thì dung
lượng ắc quy cần thiết sẽ là:
Page 20
Hình Ac quy 12V /6A
Trang 21- Ứng dụng: dùng trong các ứng dụng phát hiện vật cản, xe dò đường,
Cảm biến dò line làm việc dựa trên nguyên lí giống cảm biến hồng ngoại
Về mặt cơ bản 1 led phát hồng ngoại 1 led thu hồng ngoại Khi nhận được tínhiệu hồng ngoại từ đèn phát thì đèn thu sẽ hoạt động Khi có ánh sáng hồng ngoại từled phát, nếu có một vật cản, ánh sáng sẽ được phản xạ lại led thu Vậy nên nhómchúng em đã chọn loại cảm biến dò line MTE-L021
Trang 22Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Cảm biến siêu âm HC-SRF04
Cảm biến siêu âm HC-SRF04 (Hình 2.10+2.11)
- Nguồn làm việc: 5V (một số mạch điện tử có thể cấp nguồn 3.3V vẫn hoạt độngbình thường nhưng cảm biến siêu âm cần hoạt động ở mức 5V)
- Dòng tiêu thụ: nhỏ hơn 2mA
- Tín hiệu đầu ra: xung HIGH (5V) và LOW (0V)
- Khoảng cách đo: 2cm – 300cm (3 mét)
- Độ chính xác: 0.5cm
Cảm biến siêu âm có 4 chân:
- Vcc > nguồn 5V
- Trig > nối vi điều khiển (ngõ phát) (có thể sử dụng mức áp 3.3V để kích cảm
biến mà không ảnh hưởng đến kết quả)
- Echo > nối vi điều khiển (ngõ thu)
- Gnd > nối âm
Page 22
Hình Sơ đồ nguyên lý
Hình Các chân HC_SRF04Hình Nguyên lý hoạt động
Trang 23Nghiên c u KHCN ứu KHCN
Cảm biến siêu âm HC SR04 sử dụng 2 thành phần phát – nhận siêu âm.
Cảm biến siêu âm SR04 hoạt động bằng cách phát 1 tín hiệu siêu âm (tần số40Khz) và bắt đầu đếm thời gian nhận được tín hiệu phản hồi
Khoảng cách do cảm biến siêu âm SR-04 được tính từ tốc độ và thời gian phảnhồi
Độ chính xác về khoảng cách của cảm biến siêu âm HC-SR04 phụ thuộc lớnvào cách bạn lập trình phát – thu tín hiệu
Cảm biến siêu âm hoạt động bằng cách phát đi 1 xung tín hiệu và đo thời giannhận được tín hiệu trở vể Sau khi đo được tín hiệu trở về trên cảm biến siêu âm, tatính được thời gian từ lúc phát đến lúc nhận được tín hiệu Từ thời gian này có thể tính
ra được khoảng cách
Nếu đo được chính xác thời gian và không có nhiễu, mạch cảm biến siêu âm trả
về kết quả cực kì chính xác Điều này phụ thuộc vào cách viết chương trình không sửdụng các hàm delay
2.5 Khối động cơ
2.5.1 Chọn động cơ
Động cơ Planet RS775 12V/24V-60W 200RPM (Hình 2.12) là động cơ servo
nam châm vĩnh cửu có chổi than Động cơ được dùng cho các ứng dụng đòi hỏi sựchính xác Động cơ được gắn một encoder kèm theo để phản hồi vị trí cho bộ điềukhiển
Trang 242.5.2 Khối Driver Điều Khiển Động Cơ
- Diver nhận tín hiệu từ bộ vi xử lý trung tâm, xuất tín hiệu điều khiển tốc độchạy của động cơ Diver cho phép hãm dừng động cơ một cách nhanh chóng
- Qua tìm tìm tòi nghiên cứu tài liệu cẩn thận kĩ lưỡng, nhóm sử bộ driver điềukhiển tốc độ động cơ theo phương pháp PID vận tốc
2.5.3 Phương pháp điều chỉnh:
Hệ thống điều chỉnh tốc độ robot AGV (Hình 2.13): Thực hiện điều chỉnh tốc
độ robot thông qua điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động cho hai bánh phía sau
Page 24Hình Cấu trúc bộ điều khiển tốc độ động cơ
Hình Động cơ Planet