THIẾT kế hệ THỐNG mô HÌNH ROBOT địa HÌNH QUÂN sự

MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các vấn đề đặt 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Phạm vi giới hạn đề tài CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ROBOT ĐỊA HÌNH QUÂN SỰ 2.1 Lịch sử phát triển robot địa hình quân 2.2 Các loại robot địa hình quân 2.3 Các thành phần robot địa hình quân 12 2.3.1 Kết cấu khí robot địa hình quân 12 2.3.2 Các vi điều khiển dùng robot 14 2.3.3 Truyền thông giao tiếp 16 2.3.4 Động 17 2.3.5 Cơ cấu truyền động 18 CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG MƠ HÌNH ROBOT ĐỊA HÌNH QN SỰ 19 3.1 Mơ hình hóa hệ thống 19 3.1.1 Mơ hình hóa học 19 3.1.2 Mơ hình hóa hệ thống khí 22 3.1.3 Mô hình hóa hệ thống điều khiển 27 3.2 Thiết kế hệ thống 30 3.2.1 Thiết kế mạch hệ thống điều khiển 30 3.2.1.1 Thành phần 30 3.2.1.2 Module thu phát DRF7020D13 33 3.2.1.3 Sơ lược vi điều khiển 36 3.2.1.4 Mạch in 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2.2 Chương trình điều khiển 49 3.2.3 Thiết kế khí 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Robot Hanwha robot.…………………………………….….7 Hình 2.2 Robot cứu thương…………………………………….…… Hình 2.3 Robot BEAR……………………………………………… Hình 2.4 iRobot 210.………………………………………………… Hình 2.5 irobot 710 Warrior……………………………………………9 Hình 2.6 iRobot 510 Packbot…………………………………… … Hình 2.7.iRobot SUGV……………………………………………… 10 Hình 2.8.Chiến binh iRobot 710………………………………………10 Hình 2.9 Robot Asendro ……………………………………………11 Hinh 2.10 Robot MAARS.…………………………………………….11 Hình 2.11 Dragon Runner.………………………………………… 11 Hình 2.12 SWORDS………………………………………………… 12 Hình 2.13 Robot chiến trường (VIỆT NAM) ……………………….12 Hình 2.14 MATILDA……………………… …………………… 13 Hinh 2.15 Dente II ……………………………………………… 13 Hinh 2.16 Shrimp III địa hình gập ghềnh…………………….…… 13 Hình 2.17 Thích nghi với địa hình lồi lõm robot nâng thân…… 14 Hình 2.18 Vi điều khiển ATmega32………………………………….15 Hình 2.19 Điều khiển PIC………………………………………… 15 Hinh 2.20 Vi điều khiển hãng intel……………………………… ….16 Hình 2.21 Động cơ……………………………………………… … 21 Hình 3.1 Mơ hình hóa hệ thống khí……………………………… 22 Hình 3.2 Cơ cấu bánh sau…………………………………….…….…23 Hình 3.3 cấu tay nâng……………………………….….………….24 Hình3.4 Cơ cấu bánh trước………………………….… ………… 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.5 Thân……………………… ………… …… ……………26 Hình 3.6 Mạch nguyên lý hệ thống điều khiển…….…………………27 Hình 3.7 Khối nguồn……………………………….………………….30 Hình 3.8 IC 7805……………………………………… …………….30 Hình 3.9 Tụ điện………………………………………… ………… 31 Hình 3.10 led……………………………………………… ………….31 Hình 3.11Vi điều khiển 89S52……………………………… ………31 Hình 3.12 Sơ đồ chân IC L298………………………………….…… 32 Hình 3.13 Module thu phát DRF7020D1…………………… … … 33 Hình 3.14 Bộ thu phát RF……………………… ………………….…35 Hình 3.15 Sơ đồ mạch nguyên lý mạch phát……………………… 35 Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý mạch thu……………………………… 35 Hìn3.17.Sơ Đồ Khối Của Bộ Vi Điều Khiển……………………… …37 Hình 3.18.Sơ Đồ Chân AT89S52………………………………….38 Hình 3.19.Sơ đồ khối cổng nối tiếp 8051………………………… 43 Hình 3.20 Mạch in …………………………………………………… 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung Cùng với phát triển mạnh mẽ hệ thống Cơ-Điện tử, robot vượt địa hình ngày hồn thiện cho thấy lợi ích quân sự, nghiên cứu Nó có khả thăm dị khu vực mà người khơng đến chí khám phá vũ trụ Với phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật Cộng với nhu cầu người ngày cao, tiềm ứng dụng robot địa hình quân rộng lớn Có thể kể tới vài ứng dụng robot như: -Kiểm tra môi trường nguy hiểm, khắc nhiệt nơi nhiễm khí độc, mơi trường nước, đường ống ngầm… -Dùng lĩnh vực quân sự, robot thám… -Một ưu điểm khác robot địa hình qn phải kể đến tính linh hoạt thích nghi làm việc vị trí địa hình khác nhau, điều mở cho robot vượt địa hình qn có thêm nhiều ứng dụng 1.2 Các vấn đề đặt - Vấn đề robot địa hình dạng nâng phải leo cầu thang hoạt động linh hoạt địa hình gồ gề - Từ yêu cầu vượt địa hình phức tạp robot, phải đưa thiết kế hệ thống khí phù hợp, mạch điều khiển phù hợp cho robot - Vật liệu làm khung robot phải nhẹ phải chịu lục tác dụng lớn 1.3 Phương pháp nghiên cứu Từ nhiệm vụ đặt thực tế bên , chúng em chọn bước làm cụ thể sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Tích cực tra cứu thơng tin, tìm tài liệu liên quan tới phải dùng đồ án qua mạng internet, qua sách có liên quan Tìm đồ án, cơng trình nghiên cứu liên quan tới robot địa hình - Liên tục lên gặp thầy hướng dẫn để có ý kiến đóng góp thầy, sau kết hợp với ý tưởng nhóm để có ý tưởng hồn chỉnh - Phân cơng cơng việc cho thành viên nhóm, có hỗ trợ thành viên nhóm - Thiết kế khí, vẽ mạch điều khiển, tính tốn linh kiện cần mua - Khi có đủ đồ tiến hành thiết kế khí Đặt mạch in, test thử mạch cẩn thận - Lập trình cho robot - Cho robot chạy so sánh với nhiệm vụ đặt 1.4 Phạm vi giới hạn đề tài Trong phạm vi đồ án, với giới hạn thời gian, tài chính, tầm hiểu biết, nên nhóm chúng em chế tạo robot vượt địa hình dạng tay nâng với tính là: - Robot di chuyển vượt địa hình nhấp nhơ, có khả leo dốc với góc nghiêng lớn 45▫, vận tốc lớn đạt 2m/s - Kết cấu khí robot chế tạo thép có khả chịu lực tốt, đảm bảo gọn nhẹ đẹp, bền, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ROBOT ĐỊA HÌNH QUÂN SỰ 2.1 Lịch sử phát triển robot địa hình quân Sáng tạo robot niềm vinh hạnh người, khẳng định tiến khoa học kĩ thuật Năm1930 xe tăng không người lái Liên Xơ phát triển điều khiển sóng vơ tuyến với khoảng cách từ 500 đến 1500m Năm 1940 xe dị mìn qn đội Đức phát triển đưa vào sử dụng chiến chiến tranh giới thứ 2, điều khiển thông qua dây nối Đến ngày chủng loại robot phong phú, chúng thực nhiều chức khác sử dụng phổ biến quân với nhiều mục đích khác 2.2 Các loại robot địa hình quân Robot địa hình di chuyển linh hoạt địa hình phức tạp, làm việc mơi trường khắc nhiệt nơi nguy hiểm mà không thích hợp với người đặc biệt robot lắp camera, thích hợp điều khiển từ xa Vì robot địa hình sử dụng nhiều quân sự, sử dụng để thám canh gác, tham gia cơng tác cứu hộ nơi người khó tiếp cận Hình 2.1 Robot Hanwha robot Những xe cứu thương không người lái REV (Robotic Extraction Vehicle) mang theo robot thứ hai nhỏ có khả đưa người bị thương khỏi chiến trường LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2.2 Robot cứu thương Robot BEAR tiếp cận mang người bị thương đến nơi an toàn thiết kế để đến vùng nguy hiểm nhất, nơi mà người không nên tiếp cận như: bãi mìn, vụ cháy, khu vực rị rỉ hóa chất độc Hình 2.3 Robot BEAR Robot chuyên làm nhiêm vụ xâm nhập, thám vào vùng nguy hiểm Chẳng hạn vào tịa nhà cháy để tìm người bị nạn thay cho lực lượng chữa cháy dùng nhiệm vụ giải cứu tin cảnh sát, với camera truyền hình ảnh trực tiếp người điều khiển, ta biết vị trí tội phạm tin LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2.4 iRobot 210 Robot sử dụng quân đội, chiến binh, mang khí tài quân vận chuyển robot khác phục vụ cho tác chiến Hình 2.5 irobot 710 Warrior Robot ngồi nhiệm vụ vượt địa hình để thâm nhập thám nơi nguy hiểm, chúng trang bị cánh tay máy để gắp vật, đặc biêt để phục vụ cho cơng tác tháo gỡ bom mìn Hình 2.6 iRobot 510 Packbot Robot phục vụ qn đội, khơng có khả vượt địa hình, cịn có cánh tay bậc tự để mang vác, tháo dỡ vật nặng Robot có LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tốc độ cao cộng với khả điều khiển từ xa cự ly lớn, quân đội Hoa Kỳ ưa chuộng Hình 2.7.iRobot SUGV Nó leo cầu thang leo dốc nghiêng 45º, lăn đá chịu sức nặng lên tới 68 kg Chiến binh iRobot 710 thiết kế để gỡ bom dọn dẹp tịa nhà, chí mở cửa xe tơ Hình 2.8.Chiến binh iRobot 710 Robot Asendro nặng 40kg, robot nhẹ cân trông giống xe tăng Với cánh tay mình, thiết bị mở cánh cửa sử dụng cặp mắt video để thám điều tra vị trí nguy hiểm mà người khơng tiếp cận 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Một kí tự liệu thu phát với 11 bit: 1bit start, bit liệu, bit để lập trình, 1bit stop Khi phát bit thứ đặt vào bit TB8 ghi SCON, thu bit đặt vào RB8 Tốc độ baud 1/32 1/64 tần số mạch dao động chip d.Chế độ Chế độ kết hợp chế độ chế độ nghĩa cổng nối tiếp hoạt động UART bit tốc độ baud UART thay đổi giống chế độ E.Ngắt xử lý ngắt Khái niệm cần thiết phải ngắt CPU Trong thực tế người ta muốn tận dụng khả CPU để làm thêm nhiều cơng việc khác nữa,chỉ có cần trao đổi liệu yêu cầu CPU tạm dừng công việc để phục vụ việc trao đổi liệu.Sau hoàn thành việc trao đổi liệu CPU lại phải quay để làm tiếp công việc bị gián đoạn.Cách làm việc theo kiểu gọi ngắt CPU.Một hệ thống sử dụng ngắt đáp ứng nhanh yêu cầu trao đổi liệu làm công việc khác Tổ chức ngắt AT89S52 AT89S52 có nguồn ngắt : -ngắt chân #INT0 -ngắt chân #INT1 -ngắt Timer0 -ngắt Timer1 -ngắt Timer2 -ngắt cổng nối tiếp 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2.1.4 Mạch in Hình 3.20 Mạch in 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2.2 Chương trình điều khiển Truyền #include //khai báo thư viện cho 89c51 sbit tien=P0^0; sbit lui=P0^1; sbit trai=P0^2; sbit phai=P0^3; sbit nangcangtruoc=P0^4; sbit hacangtruoc=P0^5; sbit nangcangsau=P0^6; sbit hacangsau=P0^7; sbit up=P2^0; sbit down=P2^1; sbit stop=P2^2; void delay_ms(int x) { int y; for(y=0;y 100) dem = 0; 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com if(dem100)vbp=100; if(k==1){tien(vbt,vbp);} if(k==2){lui(vbt,vbp);} } if(temp=='-') { vbt=vbt-10;if(vbt