NỘI DUNG ĐỀ TÀI: “ROBOT HÚT BỤI SỬ DỤNG ARDUINO” Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tổ trưởng bộ môn Giảng viên hướng dẫn TLHiệu trưởng Trưởng khoa (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Mục lục PHẦN MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG 4 1.1. Robot và ứng dụng robot tự động trong thực tiễn 4 1.2. Cơ sở lí thuyết 6 1.2.1. Khái quát về robot hút bụi tự động 6 a. Khái niệm 6 b. Nhiệm vụ 6 c. Phân loại robot hút bụi tự động 6 1.2.2. Nguyên lí làm việc của robot hút bụi tự động sử dụng cảm biến siêu âm 7 a. Các trạng thái làm việc của robot tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm 7 b. Nguyên lí làm việc của robot tự động sử dụng cảm biến siêu âm 7 1.2.3. Một số linh kiện sử dụng trong đề tài 8 a. Arduino Uno R3 8 b. Cảm biến siêu âm SRF04 9 c. Moudule điều khiển động cơ L298 10 d. Động cơ giảm tốc 12V DC 11 e. Ắc quy OT 12V 1,3Ah loại nhỏ20HR 13 f. Module BUCK DCDC 3A LM2596 ADJ 14 CHƢƠNG II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG 16 2.1. Ý tƣởng thiết kế 16 2.2 Sơ đồ khối 16 2.2.1 Khối xử lí 17 2.2.2 Khối cảm biến 21 a. Cảm biến siêu âm SRF04 21 b. Động cơ servo futaba s3003 25 2.2.3. Khối chấp hành 29 a. Phần chuyển động của Robot 29 b. Phần hút bụi 33 2.2.4. Khối nguồn 36 a. Các phương án thiết kế nguồn cho động cơ, arduino 36 b. Các phương án thiết kế Mạch nguồn cho các moudule trong robot 38 2.3. Sơ đồ mạch của sản phẩm 39 2.3.1. Sơ đồ lắp ráp 39 2.3.2. Giải thuật 41 2.4. Code robot tránh vật cản 42 2.5. Vật tư linh kiện 42 2.6 Sản phẩm hoàn thiện 43 CHƯƠNG III: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 44 3.1. Mục đích kiểm nghiệm 44 3.2. Tiến trình kiểm nghiệm 44 3.3. Đánh giá 44 PHẦN KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 Danh mục hình ảnh sử dụng trong bản báo cáo Hình 1. 1. Arduino UNO R3 ............................................................................. 9 Hình 1. 2. Cảm biến siêu âm SRF04 ............................................................... 9 Hình 1. 3. Moudule điều khiển động cơ L298 ................................................ 10 Hình 1. 4. Động cơ RB01 ................................................................................ 11 Hình 1. 5. Động cơ 775 18000 RPM ............................................................. 12 Hình 1. 6. Động cơ servo futaba S3003 .......................................................... 13 Hình 1. 7. Ắc quy 12V .................................................................................... 14 Hình 1. 8. Module BUCK DCDC 3A LM2596 ADJ .................................... 15 Hình 2. 1. Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................. 16 Hình 2. 2. Arduino Uno R3 ............................................................................. 17 Hình 2. 3. Các chân nguồn của Aruduino Uno R3 ......................................... 18 Hình 2. 4. Các cổng vàora trên Arduino Uno R3 ........................................... 19 Hình 2. 5. Giao diện lập trình cho arduino ...................................................... 21 Hình 2. 6. Cảm biến siêu âm SRF04 ............................................................. 22 Hình 2. 7. Sơ đồ kết nối arduino với cảm biến siêu âm SRF04 ...................... 24 Hình 2. 8. Code cho cảm biến siêu âm ............................................................ 24 Hình 2. 9. Các khoảng cách đo được .............................................................. 25 Hình 2. 10. Cấu tạo Servo ............................................................................... 26 Hình 2. 11. Cách nối dây servo với arduino ................................................... 28 Hình 2. 12. Cách nối dây cả khối cảm biến .................................................... 28 Hình 2. 14. Moudule điều khiển động cơ L298 .............................................. 29 Hình 2. 15. Chip L298D .................................................................................. 30 Hình 2. 16. Sơ đồ kết nối phần di chuyển ....................................................... 32 Hình 2. 22. Sơ đồ nguyên lí mạch Module BUCK DCDC 3A LM2596 ADJ ......................................................................................................................... 38 Hình 2. 23. Sơ đồ lắp ráp ................................................................................ 39 Hình 2. 24. Lưu đồ thuật toán ......................................................................... 41 Hình 2. 25. Code robot tránh vật cảm ...............
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG Khoa: Điện – Điện tử ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Đề tài: ROBOT HÚT BỤI SỬ DỤNG ARDUINO Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN HUYỀN TRANG Nhóm sinh viên thực hiện: Lớp: Hệ: Chính quy Khố: K41 Hà Nội, 2021 TRƯỜNG ĐHCN VIỆT-HUNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT Khoa: Điện –Điện Tử NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN HUYỀN TRANG Nhóm sinh viên thực hiện: Lớp: K4118CNKT-DDT2 Khoá: K41 Ngành đào tạo: CNKT Điện, Điện tử Ngày giao đề tài: …… /…./20… Ngày nộp : …… /…./20… NỘI DUNG ĐỀ TÀI: “ROBOT HÚT BỤI SỬ DỤNG ARDUINO” Hà Nội, ngày tháng Tổ trưởng môn Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) năm 2020 TL/Hiệu trưởng Trưởng khoa (Ký, ghi rõ họ tên) Mục lục PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG .4 1.1 Robot ứng dụng robot tự động thực tiễn 1.2 Cơ sở lí thuyết 1.2.1 Khái quát robot hút bụi tự động a Khái niệm b Nhiệm vụ .6 c Phân loại robot hút bụi tự động 1.2.2 Nguyên lí làm việc robot hút bụi tự động sử dụng cảm biến siêu âm a Các trạng thái làm việc robot tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm b Nguyên lí làm việc robot tự động sử dụng cảm biến siêu âm 1.2.3 Một số linh kiện sử dụng đề tài .8 a Arduino Uno R3 b Cảm biến siêu âm SRF-04 c Moudule điều khiển động L298 10 d Động giảm tốc 12V DC .11 e Ắc quy OT 12V 1,3Ah loại nhỏ/20HR .13 f Module BUCK DC-DC 3A LM2596 ADJ 14 CHƢƠNG II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG 16 2.1 Ý tƣởng thiết kế 16 2.2 Sơ đồ khối 16 2.2.1 Khối xử lí 17 2.2.2 Khối cảm biến 21 a Cảm biến siêu âm SRF-04 21 b Động servo futaba s3003 .25 2.2.3 Khối chấp hành 29 a Phần chuyển động Robot 29 b Phần hút bụi 33 2.2.4 Khối nguồn 36 a Các phương án thiết kế nguồn cho động cơ, arduino 36 b Các phương án thiết kế Mạch nguồn cho moudule robot 38 2.3 Sơ đồ mạch sản phẩm 39 2.3.1 Sơ đồ lắp ráp .39 2.3.2 Giải thuật 41 2.4 Code robot tránh vật cản 42 2.5 Vật tư linh kiện 42 2.6 Sản phẩm hoàn thiện 43 CHƯƠNG III: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 44 3.1 Mục đích kiểm nghiệm 44 3.2 Tiến trình kiểm nghiệm 44 3.3 Đánh giá 44 PHẦN KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 Danh mục hình ảnh sử dụng báo cáo Hình 1 Arduino UNO R3 Hình Cảm biến siêu âm SRF-04 Hình Moudule điều khiển động L298 10 Hình Động RB01 11 Hình Động 775- 18000 RPM 12 Hình Động servo futaba S3003 13 Hình Ắc quy 12V 14 Hình Module BUCK DC-DC 3A LM2596 ADJ 15 Hình Sơ đồ khối hệ thống 16 Hình 2 Arduino Uno R3 17 Hình Các chân nguồn Aruduino Uno R3 18 Hình Các cổng vào/ra Arduino Uno R3 19 Hình Giao diện lập trình cho arduino 21 Hình Cảm biến siêu âm SRF-04 22 Hình Sơ đồ kết nối arduino với cảm biến siêu âm SRF04 24 Hình Code cho cảm biến siêu âm 24 Hình Các khoảng cách đo 25 Hình 10 Cấu tạo Servo 26 Hình 11 Cách nối dây servo với arduino 28 Hình 12 Cách nối dây khối cảm biến 28 Hình 14 Moudule điều khiển động L298 29 Hình 15 Chip L298D 30 Hình 16 Sơ đồ kết nối phần di chuyển 32 Hình 22 Sơ đồ nguyên lí mạch Module BUCK DC-DC 3A LM2596 ADJ 38 Hình 23 Sơ đồ lắp ráp 39 Hình 24 Lưu đồ thuật tốn 41 Hình 25 Code robot tránh vật cảm 42 PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trong sống robot thay thế, trợ giúp người vận chuyển hàng hóa, robot kiểm tra nguy hiểm,robot phục vụ cho công việc gia đình phổ biến Nhất robot tự hoạt động mà không cần người điều khiển giúp giảm công việc cho người Cùng với phát triển khoa học, cơng nghệ việc thiết kế robot làm việc nhà điều nên làm Từ ý tưởng em chọn đề tài “ robot hút bụi tự động” cho đồ án Tính đề tài Robot hút bụi tự động robot di chuyển tự động mà không cần người phải điều khiển , tự động tránh vật cản từ hút bụi tất vị trí nhà Robot tránh vật công nghệ dùng mạch logic áp dụng từ sớm thu số thành tựu định đồng thời xuất số nhược điểm làm cho robot khó xác định vật cản di chuyển tránh vật cản cách xác Để khắc phục nhược điểm đồ án xây dựng thiết kế robot tránh vật cản, tín hiệu từ cảm biến siêu âm chuyển cổng điều khiển vi điều khiển, tín hiệu xử lí đưa tín hiệu để điều khiển cho cấu chấp hành động servo, moudule điều khiển động cơ,…Trong đồ án sử dụng moudule vi điều khiển Arduino Uno R3 moudule thông dụng dễ dàng lập trình Ngồi phần hút bụi sử dụng vật liệu có sẵn loại ống nước , vải, động DC 775,… dễ tìm kiếm thị trường dễ chế tạo, lắp ráp Mục đích nghiên cứu Thiết kế hồn chỉnh đưa quy trình làm robot hút bụi tự động có khả tránh vật cản nhà hút bụi Cách tiếp cận Đồ án tiếp cận kết số cơng trình chế tạo robot cơng bố : lí thuyết chế tạo robot, sở liệu nguyên lí hoạt động số linh kiện điện tử, số máy đo chuyên dùng, phần mềm lập trình mơ Để từ đề xuất ngun lí đưa quy trình thực đồ án Đối tƣợng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tƣợng nghiên cứu • Robot tránh vật cản • Máy hút bụi • Hệ thống cảm biến khoảng cách • Moudule điều khiển động L298 • Cách giao tiếp Arduino UNO R3 với hệ thống cảm biến với moudule điều khiển động L298 servo 4.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế máy hút bụi tự động có khả hút bụi tự động tránh vật cản sử dụng gia đình Phương pháp nghiên cứu chế tạo - Phương pháp chuyên gia: Hỏi ý kiến chuyên gia lĩnh vực nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: - Mô proteus phần mềm arduino - Sử dụng moudule có sẵn cách tối ưu, hợp lí - Làm thân robot theo phương pháp gia cơng khí - Phương pháp viết code phần mềm có sẵn arduino Cấu trúc đồ án Ngoài phần mở đầu kết luận đồ án gồm chương: - Chương 1: Cơ sở lí thuyết thực tiễn robot hút bụi tự động - Chương 2: Thiết kế, chế tạo hệ thống hút bụi tự động - Chương 3: Kiểm nghiệm đánh giá CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN ROBOT HÚT BỤI TỰ ĐỘNG 1.1 Robot ứng dụng robot tự động thực tiễn Hiện với cách mạng khoa học- kĩ thuật 4.0 thời gian tới nhà hay người sử dụng robot để giúp việc cho người từ người nghỉ ngơi, giải trí điều không xa lạ Với xu này, với ứng dụng truyền thống khác robot công nghiệp, y tế, giáo dục đào tạo, giải trí đặc biệt an ninh quốc phịng thị trường robot dịch vụ ăn theo robot vơ lớn Robot tổng hợp khoa học công nghệ Để thiết kế chế tạo robot, ta cần có tri thức toán học, học, vật lý, điện tử, lý thuyết điều khiển, khoa học tính tốn nhiều tri thức khác Để ứng dụng robot, ta cần biết rõ đối tượng ứng dụng Robot sản phẩm tích hợp khoa học cơng nghệ với độ phức tạp cao Cơng nghệ có tiến đáng kể nửa kỷ qua Robot ứng dụng công nghiệp vào năm 60 để thay người làm công việc nặng nhọc, nguy hiểm môi trường độc hại Do nhu cầu cần sử dụng ngày nhiều q trình sản xuất phức tạp nên robot cơng nghiệp cần có khả thích ứng linh họat thơng minh Ngày nay, ngồi ứng dụng sơ khai ban đầu robot chế tạo máy ứng dụng khác y tế, chăm sóc sức khỏe, nơng nghiệp, đóng tàu, xây dựng, an ninh quốc phịng gia đình có nhu cầu gia tăng động lực cho robot địa hình robot dịch vụ phát triển Có thể kể đến số loại robot quan tâm nhiều thời gian qua là: tay máy robot (Robot Manipulators), robot di động (Mobile Robots), robot sinh học (Bio Inspired Robots) robot cá nhân (Personal Robots) Tay máy robot bao gồm loại robot công nghiệp (Industrial Robot), robot y tế (Medical Robot) robot trợ giúp người tàn tật (Rehabilitation robot) Robot di động nghiên Cấu tạo: Động Hình 10 Cấu tạo Servo Potentiometer Ban Điện tử Đầu Shaft / Gear Dây điện Tích cực (Đỏ) Bộ phận lắp Servo Horn / Wheel / Arm Dây tín hiệu (vàng trắng) Hộp Servo Phủ định dây đất (đen) 10 Chip điều khiển tích hợp Động vôn kế nối với mạch điều khiển tạo thành mạch hồi tiếp vịng kín Cả mạch điều khiển động cấp nguồn DC (thường từ 4.8 – 7.2 V) Để quay động cơ, tín hiệu số gới tới mạch điều khiển Tín hiệu khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vơn kế Vị trí trục vơn kế cho biết vị trí trục servo Khi vơn kế đạt vị trí mong muốn, mạch điều khiển tắt động Nguyên lí hoạt động: Trục động servo R/C định vị nhờ vào kỹ thuật gọi 62u biến độ rộng xung (PWM) Trong hệ thống này, servo đáp ứng 26 dãy xung số ổn định Cụ thể hơn, mạch điều khiển đáp ứng tín hiệu số có xung biến đổi từ – ms Các xung gởi 50 lần/giây Chú ý số xung giây điều khiển servo mà chiều dài xung Servo đòi hỏi khoảng 30 – 60 xung/giây Nếu số qua thấp, độ xác cơng suất để trì servo giảm Với độ dài xung ms, servo điều khiển quay theo chiều Với độ dài xung xung ms, servo quay theo chiều ngược lại Kỹ thuật gọi tỉ lệ số - chuyển động servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển Công suất cung cấp cho động bên servo tỉ lệ với độ lệch vị trí trục với vị trí cần đến Nếu servo gần vị trí đích, động truyền động với tốc độ thấp Điều đảm bảo động không vượt điểm định đến Nhưng servo xa vị trí đích truyền động với vận tốc tối đa để đến đích nhanh tốt Khi trục đến vị trí mong muốn, động giảm tốc Quá trình tưởng chừng phức tạp diễn khoảng thời gian ngắn - servo trung bỡnh cú th quay 60o vũng ẳ - ẵ giây Vì độ dài xung thay đổi tùy theo hãng chế tạo nên ta phải chọn servo máy thu vô tuyến thuộc hãng để đảm bảo tương thích Đối với robot, ta phải làm vài thí nghiệm để xác định độ dài xung tối ưu Các giới hạn quay : Các servo khác góc quay với tín hiệu 1– ms (hoặc bất kỳ) cung cấp Các servo chuẩn thiết kế để quay tới lui từ 90o – 180o cung cấp toàn chiều dài xung Phần lớn servo quay 180o Sơ đồ kết nối dây servo với arduino 27 Hình 11 Cách nối dây servo với arduino Sơ đồ lắp kết nối Khối cảm biến Hình 12 Cách nối dây khối cảm biến 28 2.2.3 Khối chấp hành Bao gồm phần chuyển động phần hút bụi a Phần chuyển động Robot Bao gồm Moudule điều khiển động L298 động DB 01 Moudule điều khiển động L298 Hình 14 Moudule điều khiển động L298 Nhiệm vụ: Nhận tiến hiệu điều khiển từ vi điều khiển từ điều khiển động Cấu tạo chip L298 L298D chip tích hợp mạch cầu H gói 15 chân Tất mạch kích, mạch cầu tích hợp sẵn L298D có điện áp danh nghĩa cao (lớn 50V) dòng điện danh nghĩa lớn 2A nên thích hợp cho các ứng dụng công suất nhỏ động DC loại nhỏ vừa Vì loại “all in one” nên lựa chọn hồn hảo cho người chưa có nhiều kinh nghiệm làm mạch điện tử Trong học dùng chip L298D để làm driver cho motor 29 Hình 15 Chip L298D Hình phía hình dáng bên tên gọi chân L298D Hình phía cấu trúc bên chip Có mạch cầu H chip L298D nên điều khiển đối tượng với chip Mỗi mạch cầu bao gồm đường nguồn Vs (thật đường chung cho mạch cầu), đường current sensing (cảm biến dòng), phần cuối mạch cầu H không nối với GND mà bỏ trống cho người dùng nối điện trở nhỏ gọi sensing resistor Bằng cách đo điện áp rơi điện trở tính dịng qua điện trở, dịng qua động Mục đích việc đo dịng điện qua động để xác định trường hợp nguy hiểm xảy mạch, ví dụ q tải Nếu việc đo dịng động khơng thật cần thiết bạn nối đường current sensing với GND (trong mạch điện này, nối chân current sensing với GND) Động nối với đường OUT1, OUT2 (hoặc OUT3, OUT4 dùng mạch cầu bên phải) Một chân En (EnA EnB cho mạch cầu) cho phép mạch cầu hoạt động, chân En kéo lên mức cao, mạch cầu sẵn sang hoạt động Các đường kích bên mạch cầu kết hợp với mức điện áp ngược cổng Logic NOT Bằng cách tránh trường hợp transistor bên kích lúc (ngắn mạch) Như vậy, có đường kích cho cầu H gọi In1 In2 (hoặc In3, In4) Để motor hoạt động phải kéo 30 đường kích lên cao đường giữ mức thấp, ví dụ In1=1, In2=0 Khi đảo mức kích đường In, động đảo chiều quay Tuy nhiên, L298D không dùng đề đảo chiều động mà điều khiển vận tốc động PWM, đường In cần “tổ hợp lại” cổng Logic Ngoài ra, chip L298D cịn có đường Vss cấp điện áp cho phần logic GND nối đất Trong thực tế, công suất thực mà L298D tải nhỏ so với giá trị danh nghĩa (V=50V, I=2A) Để tăng dịng điện tải chip lên gấp đơi, nối mạch cầu H song song với (các chân có chức mạch cầu nối chung) Động DC-RB 01 Nhiệm vụ : Nhận tín hiệu từ Moudule điều khiển động L298 để di chuyển robot theo hướng Nguyên tắc hoạt động Stato động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều, phần quan trọng khác động điện chiều phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục Thông thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp Nếu trục động điện chiều kéo lực ngoài, động hoạt động máy phát điện chiều, tạo sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF) Khi vận hành bình thường, rotor quay phát điện áp gọi sức phản điện động counter-EMF (CEMF) sức điện động đối kháng, đối kháng lại điện áp bên đặt vào động Sức điện động tương tự sức điện động phát động sử dụng máy phát điện (như lúc ta nối điện trở tải vào đầu động cơ, kéo trục động 31 ngẫu lực bên ngoài) Như điện áp đặt động bao gồm thành phần: sức phản điện động, điện áp giáng tạo điện trở nội cuộn dây phần ứng Dòng điện chạy qua động tính theo biều thức sau: I = (Vnguon – Vphan dien dong) / Rphan ung Công suất mà động đưa được, tính bằng: P = I * (V Phan dien dong) Sơ đồ kết nối chân phần chuyển động Hình 16 Sơ đồ kết nối phần di chuyển Cách điều chỉnh chiều quay động tốc độ quay động cơ: • Điều kiện để động quay thuận IN 1= , IN 2=0 • Điều kiện để động quay thuận IN 1= 0, IN 2=1 • Điều kiện để động quay thuận IN 3= 1, IN 4=0 • Điều kiện để động quay nghịch IN = 0, IN4 =1 • Tốc độ động phụ thuộc vào băm xung PWM tín hiệu analog vào chân số 10 , 11 tương tự động 32 b Phần hút bụi Yêu cầu: Hút bụi sạch, nhanh dễ dang tháo lắp vệ sinh Sử dụng nguồn ắc quy 12V DC Cấu tạo phần hút bụi: • Động điện: đồ án sử dụng động 775 18000RPM – 150W • Quạt • Túi lọc bụiCổng xả ( Cổng khí) Ngun lí hoạt động: Khi bật máy hút bụi động điện quay với tốc độ cao Khi cánh quạt gió trục chuyển động động quạt với tốc độ nhanh, tạo luồng khơng khí mạnh Một đầu ống dẫn phía sau đầu hút bụi máy thơng trực tiếp vào máy Khơng khí từ bên ngồi hút vào đầu ống Với lực hút lớn, loại bụi bẩn bị hút vào theo luồng khí, qua ống dẫn, qua lọc túi lọc đưa vào thùng chứa bụi máy Khi khơng khí bẩn tràn vào ống hút, qua túi hút bụi Những túi bụi làm chất liệu dệt xốp (thường vải giấy), hoạt động lọc khơng khí Các lỗ nhỏ túi bụi đủ lớn hạt khơng khí qua đi, q nhỏ cho hầu hết hạt bụi bám vào Do đó, dịng khơng khí chảy vào túi bụi, tất khơng khí di chuyển qua vật liệu, bụi bẩn mảnh vụn giữ lại túi 2.2.4 Khối nguồn Nhiệm vụ: Cung cấp nguồn cho robt Yêu cầu: • Robot sử dụng nguồn 12V • Modunle điều khiển động cơ, kit Arduino, động servo, cảm biến siêu âm, động giảm tốc sử dụng nguồn 5V • Nguồn chạy ổn định 33 • Thời gian sử dụng lâu • Dễ dàng sạc , thay a Các phương án thiết kế nguồn cho động cơ, arduino Nguồn sử dụng pin cell Ưu điểm: • Đáp ứng yêu cầu nguồn robot tránh vật cản • Có khối lượng kích thước nhỏ • Điện áp chuẩn 3.7vơn dung lượng từ 1800mAH – 2600mAH • Có nội trở nhỏ nên cho dịng phóng điện lớn, loại pin có lần cho phép sạc xả nhiều (lên tới 1000 lần) Dịng phóng điện lớn nên sử dụng phổ biến cho điện thoại di động, Laptop, máy ảnh, camera… Nhược điểm: • Dịng điện rị rỉ nhiều (pin khơng dùng tới điện bị mất) • Pin bị suy giảm tuổi thọ nhanh chóng sạc pin với dịng sạc nhỏ dùng pin chưa xài cạn sạc • Điện áp pin thấp Nguồn sử dụng ác quy 12V Ưu điểm: • Đáp ứng yêu cầu khối nguồn robot tránh vật cản Để lâu không sợ hết điện • Dịng điện nạp cao, sau phát dịng điện lớn thường phục hồi điện áp nhanh điều không ảnh hưởng đến hoạt động kích điện Khơng có mùi khó chịu khơng phát sinh khí bên ngồi • Trong q trình sử dụng khơng cần bổ sung điện dịch • Khơng cần bảo dưỡng, châm thêm nước trình sử dụng • Ắc quy khơ áp dụng nhiều cơng nghệ bền khỏe • Dung lượng ắc quy lớn Nhược điểm: 34 • Sẽ hết điện đột ngột • Khối lượng kích thước lớn Sử dụng nguồn adapter 12V Ưu điểm: • Đáp ứng yêu cầu nguồn robot tránh vật cản • Điện áp đầu ổn định xác • Giá thành khơng đắt • Trọng lượng kích thước khơng lớn Nhược điểm: • Hạn chế độ dài dây điện Từ ưu nhược điểm phương án sử dụng nguồn cho robot tránh vật cản phương án tối ưu robot sử dụng nguồn Ắc quy Vì: • Đáp ứng yêu cầu nguồn robot tránh vật cản • Dòng điện nạp cao, sau phát dòng điện lớn thường phục hồi điện áp nhanh điều khơng ảnh hưởng đến hoạt động kích điện • Ắc quy khơ áp dụng nhiều cơng nghệ bền khỏe • Dung lượng ắc quy lớn Vì robot tránh vật cản dễ dàng di chuyển, di chuyển nhanh chóng xác tránh vật cản Ắc quy có giá thành hợp lý b Các phương án thiết kế Mạch nguồn cho moudule robot Đề tài sử dụng: pin cell, adapter, buck,… Trong đề tài tác giả sử dụng moudule BUCK DC-DC 3A LM2596 ADJ Vì moudule dễ tìm kiếm thị trường có giá thành rẻ, mạch nhỏ gọn thỏa mãn yêu câu hạ dòng từ 12V xuống dòng ổn định 5V Nguyên lí hoạt động: 35 Bộ chuyển đổi Buck chuyển đổi bước xuống chiều Nó thiết kế chuyển đổi step up, giống boost converter lượng khóa mạch sử dụng khóa chuyển (1 transistor diode), cuộn dây tụ Sơ đồ ngun lí: Hình 22 Sơ đồ nguyên lí mạch Module BUCK DC-DC 3A LM2596 ADJ 2.3 Sơ đồ mạch sản phẩm 2.3.1 Sơ đồ lắp ráp Hình 23 Sơ đồ lắp ráp Nguyên lí hoạt động mạch: 36 • Khi cấp nguồn vào mạch có dịng điện I chạy mạch, robot hút bụi tự động trạng thái thường trực, vi điều khiển đưa khoảng cách an toàn Cảm biến siêu âm bắt đầu đo khoảng cách đưa biến khoảng cách trước động hút bụi hoạt động • Khi khơng có vật cản trước mặt khoảng cách an tồn lớn khoảng cách trước lúc vi điều khiển phân tích , đánh giá số liệu chuyển qua moudule điều khiển động l298 để điều khiển động thẳng • Khi có vật cản đằng trước khoảng cách an tồn nhỏ khoảng cách trước lúc vi điều khiển điều khiển servo gắn cảm biến siều âm sang bên để xác định khoảng cách trái, khoảng cách phải từ đưa giá trị khoảng cách vi điều khiển Từ vi điều khiển so sánh giá trị Nếu khoảng cách trái lớn khoảng cách phải vi điều khiển đưa tín hiệu sang moudule l298 để điều khiển động quay trái Nếu khoảng cách trái nhỏ khoảng cách phải vi điều khiển đưa tín hiệu cho moudule điều khiển động l298 để động quay phải 37 2.3.2 Giải thuật Hình 24 Lưu đồ thuật toán 38 2.4 Code robot tránh vật cản Hình 25 Code robot tránh vật cảm 2.5 Vật tƣ linh kiện STT Tên Gọi Số Lƣợng Arduino Uno R3 Moudule điều khiển động Cảm siêu âm SRF-04 Động 12VDC-RB01 Động 12DC 775-18000 RPM Động servo futaba S3003 Ắc quy Ống nước 39 2.6 Sản phẩm hoàn thiện CHƯƠNG III: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 40 ... động lực cho robot địa hình robot dịch vụ phát triển Có thể kể đến số loại robot quan tâm nhiều thời gian qua là: tay máy robot (Robot Manipulators), robot di động (Mobile Robots), robot sinh học... Inspired Robots) robot cá nhân (Personal Robots) Tay máy robot bao gồm loại robot công nghiệp (Industrial Robot) , robot y tế (Medical Robot) robot trợ giúp người tàn tật (Rehabilitation robot) Robot. .. thời gian qua việc thiết kế robot tự động hút bụi điều hoàn toàn làm 1.2 Cơ sở lí thuyết 1.2.1 Khái quát robot hút bụi tự động a Khái niệm Robot hút bụi tự động robot tự động di chuyển,hút bụi mà