XE HAI BÁNH tự cân BẰNG DI CHUYỂN TRÊN địa HÌNH PHẲNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG DI CHUYỂN TRÊN ĐỊA HÌNH PHẲNG Mà NGÀNH: 128 SVTH :MAI TUẤN ĐẠT CBHD :KS VÕ TƯỜNG QUÂN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO KỸ SƯ CHẤT LƯỢNG CAO KHÓA 2: 2000 – 2005 TP HỒ CHÍ MINH, 07/2005 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG DI CHUYỂN TRÊN ĐỊA HÌNH PHẲNG Mà NGÀNH:128 SVTH :MAI TUẤN ĐẠT MSSV :P0000016 CBHD :KS VÕ TƯỜNG QUÂN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO KỸ SƯ CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA 2: 2000 – 2005 TP HỒ CHÍ MINH, 07/2005 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lời cảm ơn Tơi khơng thể theo đuổi hồn thành đề tài luận văn vịng 16 tuần khơng có giúp đỡ người thân người bạn xung quanh Do vậy, với trân trọng cảm kích, tơi xin gửi lời cảm ơn đến ơng bà cha mẹ, người thân gia đình hết lịng chăm sóc, an ủi gặp trở ngại động viên thời gian thực luận văn, xin cảm ơn TS Nguyễn Văn Giáp giáo viên trực tiếp hướng dẫn luận văn, thầy Võ Tường Quân cho phép theo đuổi đề tài cho lời khuyên xác đáng, kịp thời lúc gặp khó khăn thực suốt q trình làm luận văn tốt nghiệp đại học Ngồi ra, tơi xin chân thành cảm ơn anh Quân anh Kiên cơng ty máy tính Bách Khoa hỗ trợ phần kinh phí thiết bị để thực đề tài; cảm ơn người anh – Th.S Trần Công Binh, giảng viên môn Thiết bị Điện – nhiệt tình giúp đỡ mặt lý thuyết để hồn thành phần điện động công suất cao, phần hóc búa đề tài Ngồi ra, xin cảm ơn Thy Tâm, hai người bạn thân thiết giúp tơi hồn thành thuyết minh mà có tay Cuối em xin cảm ơn tất quý Thầy Cô tham gia giảng dạy chương trình Kỹ sư chất lượng cao Việt Pháp khóa 2000-2005, Khoa Cơ Khí, mơn Cơ Điện tử, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM trang bị cho em kiến thức sở giúp đỡ thời gian làm Luận văn tốt nghiệp Tp Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 07 năm 2005 Mai Tuấn Đạt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SVTH: Mai Tuấn Đạt MUÏC LUÏC Lời cảm ơn Mục lục i Tóm tắt đề tài iv Abstract v CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Lời nói đầu 1.2 Thế xe hai bánh tự cân (two wheels self balancing) 1.3 Tại phải thiết kế xe hai bánh tự cân .3 1.4 Ưu nhược điểm xe hai bánh tự cân 1.4.1 Ưu điểm xe scooter tự cân hai bánh 1.4.2 Nhược điểm xe 1.5 Khả ứng dụng 1.6 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.6.1 Một số dạng xe hai bánh tự cân dùng robot .5 1.6.2 Một số dạng scooter hai bánh tự cân .9 1.7 Nhu cầu thực tế .14 CHƯƠNG NHIỆM VỤ LUẬN VĂN 15 2.1 Mục tiêu đề tài .15 2.2 Phương pháp nghiên cứu .15 CHƯƠNG LÝ THUYẾT TIẾP CẬN 17 3.1 Phương pháp tính động lực học 17 3.2 Thuật toán điều khiển - Kỹ thuật điều khiển đại 24 3.3 Các phương pháp xử lý tín hiệu từ cảm biến .29 3.3.1 Lọc bổ phụ thông tần (complementaty filter) 29 3.3.2 Lọc thích nghi - Bộ lọc Kalman .32 3.3.3 So sánh lọc với lọc Kalman 40 3.4 Mô hinh lý thuyết động DC 43 CHƯƠNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG 45 4.1 Các thông số mơ hình mơ xây dựng 45 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SVTH: Mai Tuấn Đạt 4.2 Mô MatLAB 46 4.2.1 Giới thiệu phần mềm MatLAB, công cụ Simulink .46 4.2.2 Kết tính MatLAB 46 4.3 Mô VisualNastran Simulink 48 4.3.1 Giới thiệu phần mềm VisualNastran 48 4.3.2 Cách thực mô vN Desktop 4D 49 4.3.4 Kết mô 50 CHƯƠNG THỰC HIỆN 54 5.1 Thiết kế khí .54 5.1.1 Tóm tắt thiết kế 54 5.1.2 Tính tốn sức bền 54 5.2 Mạch điện tử 59 5.2.1 Nguồn điện .60 5.2.2 Mạch công suất điều khiển động 61 5.2.2.1 Bộ đệm (MOSFET driver) 61 5.2.2.2 MOSFET công suất – mắc bổ phụ 63 5.2.2.3 Mạch Snubber 66 5.2.2.4 MOSFET thắng 66 5.2.3 Cảm biến 66 5.2.3.1 Thiết bị đo góc gyro Murata ENC-03 .67 5.2.3.2 ADXL202A .68 5.2.3.3 Cảm biến đo vị trí- encoder .73 5.2.3.4 Cảm biến đo dòng hồi tiếp (Điện trở shunt) 75 5.2.4 Bộ xử lý trung tâm - vi điều khiển PIC 18F452 .76 5.2.4.1 Các khả vi điều khiển Microchip PIC 18F452: 76 5.2.4.2 Mạch điều khiển trung tâm 79 5.2.5 Bảng điều khiển hiển thị 80 5.2.6 Động 80 5.2.7 Hình chụp mạch điện tử 85 5.3 Giải thuật - Lưu đồ chương trình 88 5.3.1 Chương trình 88 5.3.2 Chương trình ngắt 89 5.3.3 Cập nhật encoder 91 5.3.4 Điều khiển động 92 5.4 Kết 94 CHƯƠNG CÁCH VẬN HÀNH 95 6.1 Cách sử dụng 95 6.2 Bảo dưỡng 97 CHƯƠNG KẾT LUẬN .98 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SVTH: Mai Tuấn Đạt 7.1 7.2 7.3 7.4 Những kết đạt 98 Những kết chưa đạt .98 Những vấn đề chưa giải .99 Hướng phát triển 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 PHỤ LỤC 102 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VISUALNASTRAN 102 LỌC THÍCH NGHI – BỘ LỌC KALMAN 105 GYRO MURATA ENC-03 118 CẢM BIẾN GIA TỐC ACCELEROMETER ADXL202 .122 CHUẨN TRỰC CÁC CẢM BIẾN ĐO GÓC 128 TÍNH NĂNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 18FXX2 131 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SVTH: Mai Tuấn Đạt TĨM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài xem cầu nối kinh nghiệm từ mơ hình thăng lắc ngược đến việc nghiên cứu chế tạo loại robot hai chân robot người (humanoid robot) tương lai Mục tiêu đề tài thiết kế chế tạo xe hai bánh tự cân bằng, dựa lý thuyết cân lắc ngược Không giống xe scooter hay xe bánh thơng thường có hai bánh xe nằm trước sau, xe scooter đề tài có hai bánh nằm song song với nhau, giúp trở nên gọn gàng để di chuyển bánh xe khoảng chật hẹp mà thường Đề tài quan tâm từ việc tính tốn thơng số đầu vào ra, dựa để xây dựng mô phỏng, đến việc thiết kế mơ hình, thực phần điện tử điều khiển, viết chương trình điều khiển với mục đích cuối tạo mơ hình xe di chuyển cân hai bánh xe đồng trục lắp hai động dựa theo định luật học Newton học vật rắn: điều khiển để ln trì bề mặt chân đế (hai bánh xe) vị trí trọng tâm xe đứng yên, tạo sai số nhỏ góc nghiêng thân xe với muốn xe chuyển động Sư cân tính tốn mơ phần mềm MatLABSIMULINK Visual Nastran, để chứng minh hồn tồn có khả để điều khiển mơ hình xe tự cân nhờ hệ thống điều khiển hoạt động động điện gắn bánh xe Mơ hình bao gồm thân mang hai động DC tích hợp bánh xe đạp điện 400 mm phổ biến thời gian gần Việt Nam, bo mạch sử dụng điều khiển trung tâm PIC18Fxxx hãng Microchip để điều khiển mạch khuếch đại công suất, lái công suất (MOSFET driver) cho động cơ, điều khiển cảm biến cần thiết để đo giá trị góc qng đường Các tín hiệu đo góc từ hai cảm biến accelerometer gyro thông qua lọc Kalman lập trình vi điều khiển PIC để có thơng số đo góc xác Bảng điện kiểm soát hiển thị chức hoạt động xe Bình điện lắp sàn xe nhơm để cung cấp tồn lượng cho xe hoạt động iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SVTH: Mai Tuấn Đạt ABSTRACT This project can be an useful experiment to the research and manufacture in balancing robot and humanoid robot in future The main purposes of my project are designing and manufacturing a self-balancing scooter, based on the theory of the balancing inverted pendulum It is unlike the popular scooter or bicycle, which have two wheels being in a same surface (the wheel’s axes are parallel) Its parallel wheels configuration make it compact enough to be maneuvered through most pedestrian spaces that accommodate wheelchairs Calculating parameters of the model to construct the simulation, designing the model, making electronic boards and controller, and programming the microcontroller are the missions in the project, to reach the main goal of building a scooter that could balance in its two coaxial wheels driven by two intergrated motors The method analysing the auto-balancing scooter’s dynamic is roughly based on Newton’s laws and mechanics of solid To keep the scooter remains balanced when scooter don’t move, it must drive the wheels staying under the scooter’s gravity, and making a small error in tilt angle (angle of the chassis with respect to the ground) when the scooter moves The balance of scooter is also calculated and simulated by MatLABSIMULINK and Visual Nastran, to show that it is clearly possible to control such a system using an electric motor mounted on each of the two wheels The self-balancing scooter is structured of a chassis carrying two wheels coupled a DC motors for each The wheel which is used in my final project is a wheel of electric bicycle (400 mm of diameter), lately popular in Viet Nam PIC18Fxxx, a micro-controller of Microchip’s family is used to implement as the main controller of scooter’s system, manages the works of the electric power amplifiers, MOSFET driver for the motors and of the necessary sensors to measure the vehicle’s states To have the exact information of angle received from the noisy accelerometer and piezo-electric gyro, a discrete Kalman filter is implemented in PIC microcontroller A control board is used to display the state of sensors, operation of scooter and to control the speed and steering Batteries are bolted under the chassis of scooter, supply electric energies for scooter’s operation v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan SVTH: Mai Tuấn Đạt Chương TỔNG QUAN 1.1 Lời nói đầu Bài luận văn xuất phát từ ý tưởng thương mại hóa cơng ty Segway: kết hợp ý tưởng cách giữ thăng người đôi chân độ động di chuyển loại xe di chuyển bánh Thông qua nghiên cứu, ta phần nắm bắt ý tưởng giữ thăng cho loại humanoid robot (robot dạng người), cách phối hợp xử lý tín hiệu tốt từ cảm biến Tuy vậy, giá thành sản phẩm Segway khơng rẻ (khoảng 5000USD/xe) chi phí cao từ cảm biến tích hợp xử lý với độ xác tin cậy cao (khoảng 900USD/bộ) Do vậy, tìm cách kết hợp cảm biến riêng lẻ với giá thành thấp (4 - 40USD/cảm biến) xử lý tín hiệu cảm biến chúng để có tín hiệu tinh khiết xác mong muốn với giá thành khơng cao Mơ hình xe có hai bánh đặt dọc trục với (khác với xe đạp trục hai bánh xe song song) Trên mơ hình sử dụng cảm biến để đo góc nghiêng thân xe, vận tốc quay (lật) sàn xe quanh trục bánh vận tốc di chuyển xe so với mặt đất Nhờ cảm biến này, xe tự giữ thăng di chuyển Với cấu trúc này, trọng tâm mô hình phải ln nằm vùng đỡ bánh xe (supporting area) để thăng di chuyển bề mặt từ đơn giản đến phức tạp Trong hệ thống cảm biến, để loại trừ tín hiệu nhiễu từ hệ thống nhiễu từ tín hiệu đo, sai số ngõ ra, đồng thời ước lượng xác giá trị đo tương lai cảm biến kết hợp tín hiệu, lọc Kalman nghiên cứu sử dụng nhằm cho kết tối ưu tình trạng xe gồm góc nghiêng, vận tốc quay xe từ mơ hình cảm biến thành phần Nói cách khác, hệ thống xử lý tín hiệu lọc Kalman công cụ để biến cảm biến đơn giản, giá rẻ thành tập hợp cảm biến có giá trị hệ thống Từ tín hiệu đo, thơng qua số đại lượng đặc trưng mơ hình (khối lượng, chiều dài, chiều cao vật, đường kính bánh…) ta tính momen quán tính nghiêng (lật mơ hình), từ đưa giá trị điều khiển phù hợp cho bánh xe để giữ cho mơ hình ln đứng vững di chuyển với vận tốc ổn định Tồn mơ hình điều khiển vi điều khiển PIC 18F452 Đây hệ tương đối cao cấp họ PIC xử lý thực thi chương trình tốc độ cao (đạt đến 10MIPs) việc tính tốn giá trị cảm biến đưa truyền động (động điện) Bộ vi điều khiển đóng vai trị thứ đề tài lọc Kalman với tín hiệu vào từ thiết bị inclinometer gyro Với liệu góc xử Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan SVTH: Mai Tuấn Đạt lý tín hiệu hồi tiếp vị trí đo encoder đưa (incremental encoder), vai trò thứ hai vi điều khiển đề tài tính tốn đưa tín hiệu điều khiển truyền động, đến bánh xe để giữ thăng bằng/di chuyển, thẳng, quay, quẹo Đây phương tiện vận chuyển thành phố tương lai với nhiều ưu điểm: gọn, nhẹ, chiếm diện tích đường phố, dễ mang vác, tháo lắp vận chuyển, nhiên liệu sạch, dễ điều khiển cho người lớn trẻ em, số địa hình phức tạp 1.2 Thế xe hai bánh tự cân (two wheels self balancing) Bị nghiêng Cân Hình 1.1 Mơ tả ngun lý giữ thăng Đối với xe ba hay bốn bánh, việc thăng ổn định chúng nhờ trọng tâm chúng nằm bề mặt chân đế bánh xe tạo Đối với xe bánh có cấu trúc xe đạp, việc thăng khơng di chuyển hồn tồn khơng thể, việc thăng xe dựa tính chất quay hồi chuyển hai bánh xe quay Còn xe hai bánh tự cân bằng, loại xe có hai bánh với trục hai bánh xe trùng nhau, xe cân bằng, trọng tâm xe (bao gồm người sử dụng chúng) cần giữ nằm bánh xe Điều giống ta giữ gậy dựng thẳng đứng cân lòng bàn tay Thực ra, trọng tâm tồn scooter khơng biết nằm vị trí nào, khơng có cách tìm nó, khơng có khả di chuyển bánh xe đủ nhanh để giữ ln tồn trọng tâm Về mặt kỹ thuật, góc sàn scooter chiều trọng lực biết Do vậy, thay tìm cách xác định trọng tâm nằm bánh xe, tay lái cần giữ thẳng đứng, vng góc với sàn xe (góc cân zero) Hình 1.2 Mơ tả cách bắt đầu di chuyển Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt Hình 5.52 Mạch giao tiếp điều khiển trung tâm Hình 5.53 Lắp mạch điện tử sàn xe Trang 87 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt 5.3 Giải thuật - Lưu đồ chương trình Chương trình điều khiển xe hai bánh tự cân chia làm phần nhau: sườn chương trình chính; module ngắt cao thấp; giải thuật điều khiển động cập nhật encoder Việc tính tốn thu nhận giá trị cảm biến thực ngắt 5.3.1 Chương trình Start Thiết lập Port Port B: ngã vào Port D: ngã Port C, E: ngã Thiết lập A/D AN0 -> AN4 Vref = AN3 Khóa cầu H Thiết lập PWM Timer2 PWM1=PWM2 = PS 1:4 , PR2 = 0xFF Baùo sai Ngừng động DCPWM1 = DCPWM2 = INT0=0 (công tắc) or AN4>0 Yes Delay 1s RE1 = No Khởi tạo ngắt GIE, Timer0, Timer LED đoạn sáng END Delay 5s DCPWM1=0 DCPWM2=0 RB0 = Yes No Chạy động Quá dòng Yes Báo sai Ngừng động Trang 88 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt 5.3.2 Chương trình ngắt 5.3.2.1 Ngắt cao (High priority ISR) Trang 89 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt Trang 90 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt 5.3.2.2 Ngắt thấp (Low priority ISR) Ngắt thấp Encoder1 INT1 Encoder1 No Encoder2 INT2 Encoder2 No Timer1 Nhấp nháy dấu chấm Cập nhật vị trí No RETFIE RETFIE 5.3.3 Cập nhật encoder Trang 91 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt 5.3.4 Điều khiển động Trang 92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt A Thắng bánh Trạng thái hướng != Hướng motor or Trạng thái hướng != Hướng motor Yes Thắng bánh DCPWM1=0 DCPWM2=0 Delay 20ms No DCPWM1=PWM1 DCPWM2=PWM2 DCPWM1=3% DCPWM2=3% Delay 20ms Hướng motor = Trạng thái hướng Hướng motor =Trạng thái hướng RET Delay 20ms Đảo LED RD5 RET Trang 93 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực SVTH: Mai Tuấn Đạt 5.4 Kết Ngoài kết lý thuyết đạt được, thời gian làm luận văn, đề tài thực phần mơ hình để hoạt động Sau số kết việc thực mô hình: • Thiết kế chế tạo hồn chỉnh mơ hình khí, bao gồm khung xe, sàn xe, tay lái • Thiết kế chế tạo hồn chỉnh mạch điện tử, bao gồm mạch điều khiển trung tâm, mạch cảm biến đo góc, mạch cảm biến tốc độ dùng encoder, mạch MOSFET driver, mạch snubber, mạch MOSFET công suất, bảng điều khiển hiển thị • Thiết kế lắp đặt mạch điện nguồn, nguồn accu, phận bảo vệ q dịng cho mạch cơng suất • Lập trình cho mơ hình tự thăng bằng, di chuyển tịnh tiến quay địa hình phẳng Trang 94 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Cách vận hành SVTH: Mai Tuấn Đạt Chương CÁCH VẬN HÀNH 6.1 Cách sử dụng − Kiểm tra tình trạng bánh xe: khơng có vết rạn, khơng bị bể, bánh xe bơm căng − Kiểm tra bình điện cịn đầy hay khơng, nên sử dụng bình cịn 30% trữ lượng điện − Kiểm tra tình trạng cáp nguồn Hinh Kiểm tra tình trạng xe trước sử dụng − Bật công tắc điều khiển − Bật công tắc nguồn cho hai động − Bật công tắc nguồn cho MOSFET driver, ý trước bật cơng tắc biến trở công tắc điều khiển phải đặt mức áp − Giữ xe vị trí thẳng đứng Bật công tắc giữ thăng bằng, sau thấy đèn nhấp nháy, tức hệ thống giữ thăng (hình 6.2a) − Từ từ bước chân lên trọng tâm xe (hình 6.2b) − Nếu xe ổn định, bước chân cịn lại lên xe (hình 6.2c) Trang 95 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Cách vận hành SVTH: Mai Tuấn Đạt (a) (b) (c) Hinh Cách bắt đầu dùng xe − Một tay giữ tay lái, tay điều khiển biến trở để thay đổi tốc độ Biến trở bên phải điều khiển tốc độ, biến trở bên trái điều khiển tốc độ quay, quẹo Hinh Đang sử dụng xe − Nghiêng người phía trước để tiến phía trước − Nghiêng người sau để giảm tốc, dừng lại lùi − Thân người thẳng đứng giữ cho xe đứng yên chỗ Trang 96 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Cách vận hành SVTH: Mai Tuấn Đạt 6.2 Bảo dưỡng − Khi thấy tín hiệu bình yếu phải ngừng sử dụng xe sạc thêm cho bình − Khi không sử dụng thời gian tháng, cần phải sạc điện cho bình ắc quy − Khi sạc bình, gỡ hết đầu dây nguồn khỏi bình Sạc đầy bình khoảng 20 bình cạn hồn tồn, 10-12 bình cịn từ 30% trở lên − Sau sạc xong, cắm lại dây nguồn ban đầu − Để xe nơi khơ ráo, thống mát, tránh tiếp xúc với nước Trang 97 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Kết luận SVTH: Mai Tuấn Đạt Chương KẾT LUẬN 7.1 Những kết đạt − Thiết kế hồn thiện mơ hình khí xe tự cân hai bánh − Thiết lập mơ hình tốn hàm trạng thái cho mơ hình − Xây dựng chương trình mơ hoạt động Visual Nastran MatLAB-Simulink − Tất phần cứng thiết kế cho xe hoạt động theo yêu cầu: ƒ Thiết kế mạch lái MOSFET MOSFET cầu H chịu công suất cao tối đa 45A 25oC, 30A 100oC, điện áp từ 12 – 60V ƒ Thiết kế mạch điện phối hợp cảm biến gia tốc cảm biến vận tốc góc, đồng thời đo góc tĩnh với cảm biến vận tốc góc gyro ƒ Thiết kế mạch điều khiển trung tâm giao tiếp với cảm biến, với lái MOSFET với máy tính − Giao tiếp máy tính qua cổng nối tiếp (RS-232) USART để hiệu chỉnh sensor thử nghiệm − Thiết lập module lọc Kalman cho cảm biến đo góc (accelerometer gyro) họ vi điều khiển PIC 18Fxxx − Phần mềm điều khiển viết cho vi điều khiển PIC 18F452 kiểm soát cân chuyên chở người − Xây dựng mơ hình địa hình phẳng theo hướng thẳng quẹo góc nhỏ, quay trịn chỗ 7.2 Những kết chưa đạt − Không thực cơng suất MOSFET đủ lớn để scooter di chuyển bề mặt dốc − Việc quẹo vận chuyển người cịn gặp khó khăn điều khiển, việc điều khiển quẹo biến trở không cân giải pháp không tốt Nếu thay biến trở tự vị trí cân cảm biến khoảng cách để xác định tư người điều khiển xe muốn quẹo tốt nhiều Trang 98 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Kết luận SVTH: Mai Tuấn Đạt 7.3 Những vấn đề chưa giải − Khối lượng mơ hình xây dựng nặng nhiều so với khối lượng tải mô phỏng, cần phải giảm thêm − Cấu trúc kín bền, chịu va đập cho gầm xe để scooter địa hình gập ghềnh rung động cao vượt qua vũng nước nhỏ − Làm đơn giản hóa quy trình khởi động xe sạc bình − Chưa tạo hệ thống nạp điện lại cho bình giảm tốc hay thắng − Mạch cơng suất chưa an tồn quay ngược chiều quay động dòng điện động phức lọc, đồng thời phải cải tiến thêm − Hoạt động hạn chế tiếng, nghĩa chạy khoảng chừng tối đa 20km 7.4 Hướng phát triển − Tạo giao diện vi điều khiển scooter với vi điều khiển/ máy tính khác, để scooter đóng vai trị platform cho mobile robot − Đối với xe dùng để di chuyển, cần thiết kế lại giao diện điều khiển đơn giản lúc quẹo cua − Tăng khả tải trọng xe lên 100kg, phải giải vấn đề điện tử công suất − Làm nhẹ bớt trọng lượng xe, cách chuyển đổi khung inox sang khung sợi cacbon vật liệu tổng hợp − Thay đổi động bánh xe từ có chổi than thành loại brushless để tăng ngẫu lực dùng công suất − Nâng cao khả thắng gấp di chuyển vận tốc cao Trang 99 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo SVTH: Mai Tuấn Đạt Tài liệu tham khảo ™ Tài liệu nước: [1] Dương Minh Trí, Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật ( tái lần 4), 1998, trang 51,357,371 [2] Jean-Marie BRÉBEC, Cơ học vật rắn, HACHETTE Supérieur – PFIEV Nhà xuất Giáo dục, 2001 [3] Ngô Diên Tập, Đo lường điều khiển máy tính, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1997, trang 19 [4] Nguyễn Hữu Lộc (cb) cộng sự, Cơ sở thiết kế máy (phần 1), Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh, 1999, trang 302 [5] Nguyễn Văn Đạo, Stability of Dynamic systems, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 1998, trang 103 [6] Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Thiết kế hệ dẫn động khí, Nhà xuất Giáo dục, 2003 [7] Nguyễn Anh Kiệt, Nguyễn Minh Trung, Luận văn tốt nghiệp “Nhận dạng bám đối tượng hai camera số”, PFIEV Bộ môn Cơ điện tử, Trường Đại học Bách Khoa Hồ Chí Minh, 2004, trang 62 ™ Tài liệu nước ngoài: [8] Georges ASCH et al., Acquisition de données du capteur l’ordinateur, DUNOD, 1999, p 330 [9] J.BLOT, Les transistors, DUNOD, 1995, p 51-57 [10] Max GIODANO et Jaques LOTTIN, Cours de Robotique – Description et fonctionnement des robots industriels, Armand Colin Éditeur, 1990, p 68,69,82,83 [11] Philippe de LARMINAT, Automatique commande des systèmes linéaires (2e edition revue et augmentée), HERMES Science Éditeur, 2000, p 167211 [12] Albert Paul MALVINO, Ph.D, E.E (1999), Electronic principles, Glencoe Mc Graw–Hill, ( tái lần 6), 2001, p 468-473 Trang 100 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo SVTH: Mai Tuấn Đạt [13] William D.STANLEY, Bộ khuyếch đại xử lý IC tuyến tính, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1990, p 143 [14] Ashish TEWARI, Modern Control Design, Indian Institute of Technology Kanpur, India John Wiley and sons LTD., 2003, p.219-236, 325-361 [15] Greg WELCH and Gary BISHOP, An Introduction to the Kalman Filter, University of North Carolina at Chapel Hill, 2004, p.1-16 ™ Tài liệu Website: [16] http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/robo/nbot/index.html [17] http://www.tlb.org/scooter.html [18] http://leiwww.epfl.ch/joe [19] http://www.elex.camosun.bc.ca/Projects/2004/hvt/hvt.htm [20] http://www.fusionglobal.net/gallery.htm [21] http://www.barello.net/robots/gyrobot [22] http://www.microchip.com [23] http:// www.rotomotion.com [24] http://www.dprg.org/projects/index.html [25] http://autopilot.sourceforge.net [26] http://www.wulabs.org/bbot.html [27] http://homepage.mac.com/sigfpe/Robotics/equibot.html [28] http://web.mit.edu/sanghyuk/www/balance_bot.html [29] http://home.earthlink.net/~botronics/index/balibot.html [30] http://www.analog.com/Analog_Root/productPage/productHome/adxl202, 00.html [31] http://murata.com/enc-03 [32] http://www.picotech.com/applications/pwm-drivers/ [33] http://www.segway.com [34] http://www.ee.usyd.edu.au/tutorials_online/matlab/examples/pend/invpen htm Trang 101 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... không di chuyển hồn tồn khơng thể, việc thăng xe dựa tính chất quay hồi chuyển hai bánh xe quay Còn xe hai bánh tự cân bằng, loại xe có hai bánh với trục hai bánh xe trùng nhau, xe cân bằng, ... 1.2 Thế xe hai bánh tự cân (two wheels self balancing) 1.3 Tại phải thiết kế xe hai bánh tự cân .3 1.4 Ưu nhược điểm xe hai bánh tự cân 1.4.1 Ưu điểm xe scooter tự cân hai bánh ... tiêu đề tài xây dựng phương tiện xe hai bánh cân di chuyển địa hình phẳng, dựa tảng lý thuyết mơ hình lắc ngược Khả di chuyển cân hai bánh làm phương tiện di chuyển hiệu linh động hơn, dễ dàng