Nghiên cứu xây dựng mô hình robocon theo chủ đề và luật thi ABU robocon 2017

Bêncạnh đó việc ứng dụng công nghệ không dây vào việc truyền nhận thông tin giữangười điều khiển và robot giúp cho Robot hoạt động có hiệu quả hơn nhờ đượcđiều khiển trực tiếp từ con ngư

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: CHỦ ĐỀ VÀ LUẬT THI ROBOCON 2017 8

1.1 Chủ đề cuộc thi robocon 2017 8

1.2 Luật thi Robocon 2017 9

1.3 Kích thước sân thi đấu 12

CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU, ĐỘNG CƠ SERVO VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN 13

2.1 Tổng quan về mô hình robocon 13

2.1.1 Yêu cầu thiết kế mô hình 13

2.2 Giải thích các thiết bị trong mô hình 13

2.2.1 Động cơ điện 1 chiều 13

2.2.2 Động cơ servo 16

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG KHÍ NÉN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 19

3.1 Lựa chọn hệ thống khí nén 19

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 25

4.1 Một số loại vi điều khiển 25

4.1.1 Vi điều khiên 8051 25

4.1.2 Vi điều khiển ARM 26

4.1.3 Vi điều khiển AVR 27

4.1.4 Module ARDUINO.\ 28

4.2 Phần mềm biên dịch Arduino IDE 30

CHƯƠNG 5:CÁC MODULE ĐO TỐC ĐỘ, HIỂN THỊ 32

5.1: Kit arduino 32

5.2.5: Khối tay PS2 39

5.2.6: Khối Giao Tiếp Ngoại Vi 40

5.2.7: Khối PWM 41

-Khối PWM dùng để ghép nối với mạch Driver động cơ, mạch điều khiển van khí 41

5.3.2: Mạch in Board mở rộng 42

5.3.3:Board mở rộng sau khi ghép nối mạch driver 43

5.4: Mạch Driver Relay 44

5.4.1: Sơ đồ Nguyên lý: 44

5.4.2: Sơ đồ mạch in: 45

5.5: Module Cầu H 46

5.6: Modul Ổn Áp DC-DC 47

5.7:Module Đo Điện Áp: 48

5.8: Lựa chọn thiết bị 49

CHƯƠNG 6: XÂY DƯNG MÔ HÌNH 50

6.1:Sơ Đồ Khối Hệ Thống 50

6.2:Xây Dựng Hệ Thống Cơ Khí 51

6.2.1 Yêu cầu 51

6.2.2:Thành phần chính của robot 51

6.2.3: Xây dựng hệ thống chuyển động 52

6.2.4: Xây Dựng Hệ Thống Bắn Đĩa, Bắn Nhiều Đĩa 53

6.3: Xây dựng hệ thống điều khiển 57

CHƯƠNG 7: HIỆU CHỈNH VÀ KÊT LUẬN 60

7.1: Ưu Điểm , Nhược Điểm 60

7.2: Ứng Dụng 60

7.3 Tài liệu Tham Khảo 60

DANH MỤC HÌN

Hình 1 Chủ đề cuộc thi ABU Robocon 2017 có liên quan đến chiếc quạt

giấy của Nhật Bản 8

Hình 2 Chủ đề cuộc thi lấy cảm hứng từ trò chơi truyền thống Tosenkyo của 9

Nhật Bản 9

Hình 3 Mô phỏng sân thi đấu ABU Robocon 2017 10

Hình 4 Số điểm đội chơi ghi được tương ứng với các cột 11

Hình 5 Hình ảnh thực tế chiếc đĩa sử dụng trong cuộc thi ABU Robocon 2017 11

Hình 6: Kích thước sân thi đấu 12

Hình 7: Động cơ điện 1 chiều 13

Hình 8:Động cơ DC M6812 14

Hình 9:Động cơ DC 15

Hình 10: Động cơ servo Power HD LF – 13MG 13KG 17

Hình 11:Sơ đồ cấu trúc điều khiển khí nén 19

Hình 12:Các loại xi lanh thường gặp 20

Hình 13:Van 2/2 21

Hình 14:Van 3/2 21

Van 4/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía hoặc cả hai phía Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía cũng có đặc điểm như một phần tử nhớ hai trạng thái Hình 15: Van 4/2 22

Hình 16:Van 5/2 22

Hình 21: VDK 8051 25

Hình 22: VDK ARM 26

Hình 23: VDK AVR 27

Hình 24:Module Arduino 28

Hình 25: Arduino Mega2560 29

Hình 26:Sơ đồ linh kiện Arduino Mega2560 29

Hình 27:Giao diện IDE của Arduino 30

Hình 28: Module Arduino mặt trước 32

Hình 29: Module Arduino mặt sau 32

Hình 30:Nguyên lý MotherBoard được thiết kế trên phần mềm altium designer 33

Hình31: Mạch in thiết kế trên trên phần mềm altium designer 34

Hình 34: Ảnh Mother Board Thực Tế 36

Hình 35: Sơ đồ nguyên lý Khối Nguồn 37

Hình36: Mạch nguyên lý khối LCD 38

Hình 37: Hình thức tế khối LCD 38

Hình38 : Thứ tự các chân của tay PS2 39

Hình 39: Kết nối Tay PS với Arduino 40

Hình 40: Khối giao tiếp ngoại vi 40

Hình 41 : Khối PWM 41

Hình 43: Mô phỏng 3D Board mở rộng 42

Hình 44:Board mở rộng khi hoàn thiện 43

Hình 45:Sơ đồ nguyên lý Driver Relay 44

Hình 46:Mạch in Driver relay 45

Hình 47: Ảnh thực tế Driver Relay 45

Hình 48:Mạch cầu H 46

Hình 49: Module Buck DC-DC 12A 47

Hình 50 :Modul đo , hiển thị điện áp 48

Hình 52 : Sơ đồ khối hệ thống 50

Hình53:Hệ thống dẫn động 52

Hình 54:Hệ thống bánh dẫn hướng(bánh trước) 52

Hình55: Cơ cấu bắn đĩa(cạnh bên 53

Hình 56: Cơ cấu bắn đĩa (mặt trước) 53

Hình 57: Cơ cấu đựng đĩa 54

Hình58: Cơ cấu bắn nhiều đĩa 55

Hình 59: Cơ cấu gắp đĩa 55

Hình 60: Cơ cấu dựng nhiều đĩa 56

Hình 61: Tay Ps2 57

Hình 62:Mother Board 57

Hình 63: Board mở rộng 58

Hình 64:Driver Cầu H 58

Hình 65: Hệ thống điều khiển 59

LỜI NÓI ĐẦU

Từ xa xưa khát vọng chinh phục tự nhiên luôn thôi thúc con người tìm tòi,nghiên cứu khoa học Đến nay con người đã đạt được các thành tựu khoa học tolớn trong nhiều lĩnh vực, kể cả chinh phục các khoảng không gian mà trong giớihạn của con người không cho phép, bằng việc chế tạo ra các robot thông minh cóthể hoạt động một cách độc lập và linh hoạt trong các môi trường khắc nghiệt,nguy hiểm nhất

Là sinh viên học khối kỹ thuật nói chung và ngành điện – điện tử nói riêng,được học và thừa hưởng các kiến thức khoa học mà các thế hệ đi trước đã để lại,ngoài việc phải nắm vững các kiến thức lý thuyết có sẵn, các sinh viên kỹ thuậtcòn phải đưa các kiến thức đó vào thực tiễn thông qua việc tự tạo ra các mô hìnhkhoa học có khả năng ứng dụng vào thực tiễn Vì vậy đồ án tốt nghiệp chính là cơhội tốt nhất cho chúng em sử dụng các kiến thức được học ở trường và biết khaithác thế mạnh của bản thân

Có thể nói robot là một thành tựu của cơ điện tử đã xuất hiện từ rất sớm vàđang có thay đổi mạnh mẽ, thông minh hơn, linh hoạt hơn, chính xác hơn Bêncạnh đó việc ứng dụng công nghệ không dây vào việc truyền nhận thông tin giữangười điều khiển và robot giúp cho Robot hoạt động có hiệu quả hơn nhờ đượcđiều khiển trực tiếp từ con người trong những tình huống bất ngờ mà bản thânkhông thể xử lý được, ngoài ra nó cũng mang đến sự an toàn cho người điều khiển

trong các môi trường công việc nguy hiểm.Từ đó chúng em chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình robocon theo chủ đề và luật thi ABU Robocon 2017”

cho đồ án tốt nghiệp của mình

Tuy đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu và sử dụng các kiến thức bản thân nhưng

do sự hạn chế về mặt kiến thức trong khi đó khoa học về robot lại rộng lớn nênchúng em không thể tránh được những thiếu sót hay mặt công nghệ có thể còn lạchậu Vì vậy chúng em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoagiúp chúng em bổ sung và nắm vững vốn kiến thức của mình

Chúng em xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình giảng vên hướng dẫn Ths.Tô Anh Dũng cùng các thầy trong khoa điện đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này.

 Mục đích:

 Giúp sinh viên tổng hợp được các kiến thức chuyên mô đã học

Như là thiết kế, san xuất, chế tạo, thử nghiệm, vận hành, sử dụng, lắp đặt, sữa chữa, bảo dững, quản lý, nghiên cứu phát triển các hệ thống điện-điện tử, trang thiết bị điện

 Làm quen xây dựng một hệ thông thực tế

Giúp sinh viên làm quen với mô hình và hệ thống thực tế Như thực

tế ở đây là mô hình hệ thống robocon theo chủ đề thi robocon năm 2017

 Phân tích, lựa chọn, hiệu chỉnh và điều khiển được thiết bị trong đề tài

CHƯƠNG 1: CHỦ ĐỀ VÀ LUẬT THI ROBOCON 2017

1.1 Chủ đề cuộc thi robocon 2017

- Ngay sau khi kết thúc những trận đấu căng thẳng tại cuộc thi ABURobocon 2016, chủ đề và luật thi của cuộc thi Robocon châu Á – TháiBình Dương năm tiếp theo đã được công bố Theo đại diện nước chủ nhàNhật Bản – đơn vị đăng cai tổ chức ABU Robocon 2017, chủ đề cuộc thinăm sau là “The Landing Disc”, được lấy cảm hứng từ trò chơi truyềnthống “Tosenkyo” của Nhật Bản

- “Tosenkyo” là một trò chơi liên quan đến “Sensu” (chiếc quạt giấy) –được phát minh tại Nhật Bản vào khoảng 1300 năm trước Mục đích củatrò chơi không chỉ là ném quạt trúng mục tiêu mà còn phải chú ý tới vị trícủa quạt và mục tiêu sau khi ném

Hình 1 Chủ đề cuộc thi ABU Robocon 2017 có liên quan đến chiếc quạt giấy của

Nhật Bản

- Chủ đề cuộc thi xoay quanh tinh thần “Asobi” cũng là triết lý cơ bản củacuộc thi Robocon Đây là một khái niệm đã ăn sâu vào văn hóa của NhậtBản Mang nghĩa là “chơi” trong tiếng Nhật, “Asobi” đề cao sự vui vẻ, độc

“Asobi”, mọi người chơi, dù là bạn bè hay đối thủ, đều được khuyến khíchchia sẻ niềm vui trong khi thi đấu.

- Thử thách đặt ra trong cuộc thi ABU Robocon 2017 là phải đặt “Sensu” trênđỉnh hộp sau khi ném trúng mục tiêu Tuy nhiên, tại cuộc thi, người choiw

sẽ thay bằng những chú robot, “Sensu” được thay thế bằng những chiếc đĩa(Flying Disc), mục tiêu là những quả bóng chuyền (Beach Ball) đặt trênđỉnh hộp là đĩa tròn trên các cột trụ (Spot)

Hình 2 Chủ đề cuộc thi lấy cảm hứng từ trò chơi truyền thống Tosenkyo của

Nhật Bản

1.2 Luật thi Robocon 2017

- Theo chủ đề và luật thi của ABU Robocon 2017, mỗi trận đấu sẽ diễn ratrong thời gian tối đa là 3 phút giữa hai đội xanh và đỏ Có tổng cộng 7 cộttrụ với chiều cao là đường kính đĩa tròn trên đỉnh cột khác nhau trên sân thi

Hình 3 Mô phỏng sân thi đấu ABU Robocon 2017

- Khi trận đấu bắt đầu, robot mỗi đội di chuyển từ khu vực xuất phát (StartingZone) vào khu vực ném đĩa và “bắn hạ” quả bóng chuyền trên đỉnh cột Sau

đó, với mỗi chiếc đĩa được đặt trên Spot, mỗi đội sẽ giành được điểm tươngứng tùy theo cột mà robot đặt được đĩa Với mỗi đĩa đặt trên cột gần nhấtvới robot và các cột theo hàng ngang ở trung tâm sân thi đấu, đội tuyển sẽghi được 1 điểm Trong khi đó, đĩa đặt trên cột nằm xa robot nhất (gầnrobot đối phương) sẽ giúp đội chơi ghi được 5 điểm Ngoài ra, mỗi đĩa đượcđặt thêm trên các cột trung tâm và cột xa nhất sẽ giúp đội chơi ghi thêmđiểm Tuy nhiên, các đội chơi có thể sử dụng đĩa của mình để bắn phá cácđĩa trên cột của đối thủ Đối với những đĩa rơi khỏi Spot, đội chơi sẽ khôngđược tính điểm

Hình 4 Số điểm đội chơi ghi được tương ứng với các cột

- Theo thể lệ cuộc thi, mỗi đội chơi được sử dụng tối đa 50 đĩa được đặt tạikhu vực nạp (Loading Area) Do đó các đội chơi cần có chiến lược sử dụngđĩa hiệu quả để giành chiến thắng Trận đấu sẽ giống như một cuộc chiếnném phi tiêu (Shuriken) của hai Ninja trên sân thi đấu nếu cả hai đội chơiđều liên tục bắn phá đĩa của đối phương

- Đội chơi đầu tiên đặt được đĩa trên Spot của cả 7 cột trụ sẽ giành chiếnthắng tuyệt đối Chiến thắng này gọi là “Appare”, đội chơi giành được sốđiểm cao hơn trong trận đấu sẽ là đội chiến thắng Vì vậy, các đội chơi cóthể chọn chiến thuật giành “Appare” ngay từ đầu trận đầu hay ghi thật nhiềuđiểm trong 3 phút để trở thành đội chiến thắng.

1.3 Kích thước sân thi đấu

- Khu vực thi đấu là một hình chữ nhật được chia thành khu vực cho mỗi đội

- Mỗi bên sẽ gồm có khu bắt đầu, khu ném đĩa, khu nạp đạn (đĩa)

- Trong sân đấu sẽ gồm có 7 điểm, tại đó sẽ có 7 bảng hình tròn được gắn lên

7 cột với các độ cao khác nhau

- Ở 7 điểm này có 5 điểm nằm ở đường trung tâm của sân đấu (đường chiasân đấu) Có 2 điểm nằm ở vị trí gần phần sân của mỗi đội

- Độ cao cũng như kích thước của các cột được mô tả như trong hình

CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU, ĐỘNG CƠ SERVO VÀ

NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN2.1 Tổng quan về mô hình robocon

2.1.1 Yêu cầu thiết kế mô hình

- Thiết kế mô hình cơ khí đảm bảo chắc chắn, gọn, khối lượng nhẹ, bền và ổn

định trong quá trình di chuyển

- Các cơ cấu truyền chuyển động yêu cầu độ chính xác cao nhằm mục tiêu

hạn chế tối đa công suất động cơ

- Thiết kế mô hình đảm bảo vị trí của các cơ cấu chấp hành và vị trì lắp đặt

mạch điều khiển là hợp lý nhất

- Đảm bảo giá rẻ, giảm tối đa chi phí.

- Robot phải có tính thẩm mỹ cao.

2.2 Giải thích các thiết bị trong mô hình

2.2.1 Động cơ điện 1 chiều

- Điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà không ảnh hưởng tới điện áp cung cấp.

Dễ dàng điều chỉnh tốc độ hơn động cơ xoay chiều

- Có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điềukiện làm việc khác nhau

- Có momen khởi động và làm việc lớn ổn định khi thay đổi

- Chịu quá tải tốt momen khởi động lớn ổn định khi tải thay đổi

 Nhược điểm của động cơ 1 chiều

- Có hệ thống cổ góp bằng chổi than nên vận hành kém chính xác và

hoạt động không an toàn trong các điều kiện môi trường khác nhau

 Phân loại động cơ điện 1 chiều

 Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

 Động cơ điện 1 chiều tự kích

- Động cơ điện kích từ song song

- Động cơ điện kích từ nối tiếp

- Động cơ điện kích từ hỗn hợp

2.2.1.1 Một số động cơ chuyên dùng

a Động cơ DC M6812 24V - 100V – 4500rpm

 Kết luận: Trong mô hình chúng em chọn động cơ điện một chiều chuyên

dùng cho cơ cấu bắn đĩa( kích từ độc lập bằng nam châm vĩnh cửu) để sử dụng cho cả cơ cấu bắn đĩa và di chuyển robot vì:

- Thông số phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế

- Giá thành rẻ phù hợp với điều kiện kinh tế

2.2.2 Động cơ servo

 Khái niệm: Động cơ servo là loại động cơ cho phép ta điều khiển một cách

cực kỳ chính xác tốc độ, góc quay Vì vậy, nó khác với động cơ thường là

ta chỉ cần cấp nguồn cho động cơ là có thể vận hành

 Phân loại và cấu tạo

- Để vận hành được, động cơ servo yêu cầu ta phải cấp nguồn (2 dây) và

nhận điều khiển từ mạch chính (1 dây), mỗi dây thường được đánh màu như sau:

 Đỏ: nhận điện nguồn, tùy vào loại động cơ mà giá trị này có thể

khác nhau

 Đen: nối với cực âm của mạch.

 Vàng: nhận tín hiệu từ mạch điều khiển.

- Động cơ servo cũng được chia làm nhiều loại, phụ thuộc vào góc quay

tối đa của chúng Hai loại phổ biến nhất ta hay sử dụng là:

 Động cơ servo quay 180°: Futaba S3003, MG90[S]…

 Động cơ servo quay 360°: MG995, MG996R

- Động cơ servo nhóm chúng em sử dụng trong bài này là loại Power HD

LF-13MG 13KG Động cơ này quay được 180° (trái 90° và phải 90°)

Hình 10: Động cơ servo Power HD LF – 13MG 13KG

- Mô tả về động cơ servo Power HD LF – 13MG 13KG

Tên: Robot Servo

 Trọng lượng: 60 gam (2.12 oz).

 Loại động cơ: Động Cơ DC

 Loại thiết bị: Đồng & Nhôm

 Nhiệt Độ hoạt động: -20℃ ~ 60℃

 Làm việc tần số: 1520μs/333 hz.s/333 hz

 Kích thước: 40.7x20.5x39.5mm(1.60x0.80x1.55 inch)

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG KHÍ NÉN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 3.1 Lựa chọn hệ thống khí nén

 Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng khí nén

Hình

a Xi lanh

Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén)

Hình 12:Các loại xi lanh thường gặp

b Van khí

 Van 2/2

Hình 13:Van 2/2

- Van 2/2 có hai cổng vào (1) và ra (2), hai trạng thái

- Van 2/2 có thể sử dụng làm khóa ON/OFF đóng mở nguồn khí nénhoặc rẽ mạch khí nén

- Van 2/2 được chế tạo điều khiển bằng tay, bằng tiếp xúc cơ khí, bằng

 Van 4/2

- Van 4/2 có 4 cổng làm viêc vào(1), ra (2,4) và chung một cổng xả (3),

hai trạng thái Van 4/2 được ghép bởi hai van 3/2 trong một vỏ, mộtthường đóng, một thường mở

- Van 4/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí,

bằng khí nén hay điện một phía hoặc cả hai

phía Các van điều khiển bằng khí nén hay

điện cả hai phía cũng có đặc điểm như một

phần tử nhớ hai trạng thái Hình 15: Van 4/2

- Van 4/2 được sử dụng làm van đảo chiều xilanh kép hoặc động cơ

Hình 17:Van 5/3

- Van 5/3 có 3 trạng thái, trong đó trạng thái trung gian, là trạng thái ổnđịnh và luôn được thiết lập bởi các lò xo hồi khi không có bất kỳ mộttín hiệu điều khiển nào Người ta thường gọi đó là trạng thái không.Hai trạng thái còn lại sẽ được thiết lập và cùng tồn tại bởi hai tín hiệuđiều khiển tương ứng như đối với van 5/2 điều khiển một phía

- Ngoài chức năng đảo chiều cơ cấu chấp hành, các van 5/3 khác nhau bởitrạng thái không và vì vậy được lựa chọn vì những mục đích sử dụng khác nhau:Van 5/3 trạng thái không của van thích hợp với yêu cầu hãm dừng cần piston củaxilanh ở bất kỳ vị trí nào trên đoạn tác dụng của nó Tuy nhiên, điểm dừng chínhxác còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như tải trọng, áp suất, tính nén được của khínén…

Kết luận: : Nhóm chúng em chọn cơ cấu sinh lực bằng xylanh khí nén để tạo ra

lực đẩy các cơ cấu cẩu đĩa, sử dụng xi lanh tác động 2 chiều ( xi lanh kép) Dùngvan tiết lưu 2 chiều để điều khiển lực tác động và tốc độ của các xi lanh hợp lý.Chúng em chọn van 5/2 để điều khiển xilanh tác động kép và dùng van 2/2 để khóanguồn khí bởi vì nó có ưu điểm là:

- Thực tế trong công nghiệp

- Giá thành hợp lý

- Sử dụng đơn giản dễ tìm mua, thông dụng trên thị trường

 xi lanh tác động 2 chiều

Hình 18:Xi lanh nén khí

- Do không khí có khả năng chịu nén (đàn hồi) nên có thể nén và tích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, xem như một kho chứa năng lượng

- Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ

- Khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây tổn hại cho môi trường

- Tốc độ truyền động cao, linh hoạt;

- Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác

Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả

Hình 19:Ứng dụng vào robot dùng cẩu đĩa.

 Van 5/2 sử dụng trong mô hình

Hình 20: Van khi sử dụng cho robot

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN

Một số loại vi điều khiển thông dụng như là ARDUINO, 8051,ARM,AVR…

4.1 Một số loại vi điều khiển

4.1.1 Vi điều khiên 8051.

Hình 21: VDK 8051

 Ưu điểm:

- 8051 có ma lệnh asm đơn giả trực quan dễ hiểu dễ học

- Giá thành rẻ, đơn giản thông dụng

4.1.2 Vi điều khiển ARM.

4.1.3 Vi điều khiển AVR.

Hình 23: VDK AVR

 Ưu điểm

- Tốc độ xử lý cao

- Chống nhiễu tốt

- Hoạt động ổn định, có công suất cao, tiêu thụ điện năng thấp

- Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR đoen giản

 Nhược điểm

- Giá thành cao

- Dễ lập trình đơn giả dễ hiểu, Dễ sử dụng, dễ lắp rắp, đễ dàng chia sẻ

- Ứng dụng rộng dãi vào tất cả các mạch từ đơn giản đến phức tạp

- Tương tác được với nhiều hệ thống phần cứng như (cảm biến, thiết bị hiển thị,động cơ, đèn…)

Kết luận:

- Vậy nhóm em lựa chọn modul arduino cho đề tài, vì giá thành hợp lý, phổ biến, lập trình đơn giản dễ hiểu tương tác với các phần cứng nhanh chóng rất thích hợp cho mạch robot

- Cụ thể trong mô hình này, nhóm em sử dụng module Arduino Mega 2560

Hình 25: Arduino Mega2560

- Thành phần Arduino Mega2560 bao gồm :

 54 chân digital (15 có thể được sử dụng như các chân PWM, là

từ chân số 2→13 và chân số 44, 45, 46)

 16 đầu vào analog

 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

- Sơ đồ linh kiện của Arduino Mega2560.

Hình 26:Sơ đồ linh kiện Arduino Mega2560

- Các chức nắng chính của Arduino :

 Dùng để điều khiển các thiết bị và các dạng robot 3 trục tịnh tiến

 Có thể mở rộng cho các phụ kiên điện tử khác

 Mạch công suất cho các đầu sấy và quạt, các mạch xử lý tín hiệunhiệt điện trở

 Điều khiển bàn nhiệt (có bảo vệ bằng cầu chì tự phục hồi 11A)

 Có 5 khay cắm mô đun điều khiển động cơ bước A4988

 Có thể tích hợp thẻ nhớ

 Hiển thị trạng thái hoạt động bằng Led

 Hỗ trợ tới 2 động cơ trục Z trên các máy mà cơ cấu tác động chuyển động theo 3 trục

4.2 Phần mềm biên dịch Arduino IDE

- Arduino IDE là phần mềm để lập trình cho module arduino, môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng Ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựatrên nền tảng C/C++ và số lượng code nguồn mở

Hình 27:Giao diện IDE của Arduino

- Môi trường lập trình của Arduino IDE có thể chạy : windows,

Macintosh OSX và Linux Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++ và do ngôn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng hoàn toàn có thể nhúng thêmcode viết bằng AVR C vào chương trình

CHƯƠNG 5:CÁC MODULE ĐO TỐC ĐỘ, HIỂN THỊ5.1: Kit arduino

a: Kit ardunio mặt trước

Hình 28: Module Arduino mặt trước

b: Kit ardunio mặt trước

Hình 29: Module Arduino mặt sau

5.2: Mạch Mother Board

5.2.1: Nguyên lý MotherBoard

Toàn bộ nguyên lý MotherBoard

Hình 30:Nguyên lý MotherBoard được thiết kế trên phần mềm altium designer

5.2.2: Mạch In MotherBoard

Hình31: Mạch in thiết kế trên trên phần mềm altium designer

Hình 32: Mô phỏng 3d của Mother Board mặt trước

Hình 33: Mô phỏng 3d của Mother Board mặt sau

 Ảnh Mother Board Thực Tế

Hình 34: Ảnh Mother Board Thực Tế

5.2.3: Khối nguồn

Hình 35: Sơ đồ nguyên lý Khối Nguồn

 Khối nguồn dùng IC nguồn LM 7805 có nhiệm vụ ổn định điện áp đầu ra để cung cấp cho Kit Arduino và các ngoại vi khác

-Khối nguồn sử dụng cuộn cảm , Tụ gốm , Tụ hóa để ổn định dòng điện tránh sụt áp và lọc các xung nhiều đầu vào đầu ra

 Khối nguồn có sự ổn định cao về dòng và điện áp

 Đảm bảo dễ dàng nạp điện cho khối nguồn

 Có thời gian sử dụng sau 1 lần nạp từ 5-6 giờ

 Có thể tháo rời và lắp lẫn

 Khối nguồn 2 dùng để cấp nguồn cho mạch điều khiển lắp trên robot,mạch công suất, và động cơ điện, do đó ta sử dụng nguồn 24v cấp chođộng cơ điện và mạch công suất

 Từ đó ta chọn khối nguồn1 là 1 pin li-po, nguồn 2 là 2 pin li-po ghép