Điều khiển omni wheel robot dùng giải thuật pid

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: PHẠM VI NGHIÊN CỨU GỒM CÓ: Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ OMNI ROBOT BÁNH 2.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN 2.2.1 Cấu trúc hình học Robot di động đa hướng (OMR) 2.2.2 Phương trình động học 2.2.3 Phương trình động lực học 2.3 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.4 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 10 2.4.1 Phương pháp thử sai 10 2.4.2 Phương pháp Ziegler-Nichols 10 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG 11 3.1 THIẾT KẾ 11 3.1.1 Sơ đồ khối toàn robot 11 3.1.2 Thiết kế điều khiển PID 12 3.1.3 Thiết kế giao diện máy tính 13 3.2 MÔ PHỎNG MATLAP SIMULINK 14 3.2.1 Tổng quan hệ thống 14 3.2.2 Kết mô 16 CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH 20 4.1 PHẦN CỨNG 20 4.1.1 Linh kiện cần dùng 20 4.1.2 Chi tiết phần 21 4.2 KẾT QUẢ RÁP MƠ HÌNH 30 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ 31 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 31 5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 31 5.2 HẠN CHẾ 31 5.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 CODE FILE “PIDC.M” 34 DANH MỤC CÁC BẢNG ĐƯỢC SỬ DỤNG Bảng 2.4.1 Tác động việc tăng thông số độc lập Bảng 2.4.2 Các thông số điều khiển PID theo phương pháp Ziegler–Nichols DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ĐƯỢC SỬ DỤNG Hình 1.1 Minh họa omni robot Hình 2.1 Omni robot wheel Hình 2.2.1 Cấu trúc hình học OMR Hình 3.1.1 Sơ đồ khối robot omni bánh Hình 3.1.2 Giao diện điều khiển omni bánh máy tính Hình 3.2.1 Tổng quan hệ thống Hình 3.2.1a Thơng số hệ thống Hình 3.2.1b Bên khối omni robot Hình 3.2.2a Minh họa Hình 3.2.2b Minh họa Hình 3.2.2c Minh họa Hình 3.2.2d Minh họa Hình 3.2.2e Minh họa Hình 3.2.2f Minh họa Hình 4.1.2a Bánh omni Hình 4.1.2b Arduino mega2560 Hình 4.1.2c Cảm biến siêu âm Hình 4.1.2d Động planet 60W Hình 4.1.2.e1 Mạch cầu H 30A Hình 4.1.2.e2 Mạch cầu H 43A Hình 4.1.2.f Module RF C1101 Hình 4.1.2g La bàn số HMC5883L Hình 4.1.2h Nguồn pin Hình 4.1.2.i Nguồn 5V Hình 4.1.3 Mơ hình thực tế ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài:  Trong thời gian gần robot đa hướng nhận nhiều quan tâm nghiên cứu, đội tham gia thi robocon trường đại học nước Vì tính đa hướng nên robot di chuyển nhiều khu vực nhỏ hẹp, phức tạp với độ xác cao  Ngồi ra, robot di chuyển bánh omni cịn ứng dụng nhiều lính vực khác như: Xe theo dõi dùng quân sự, robot máy in 3D… Vậy nên nhóm chúng tơi chọn nghiên cứu xe đa hướng dùng bánh omni tính phổ biến có nhiều ưu điểm so với bánh xe truyền thống Một số hình ảnh ví dụ minh họa Hình 1.1 Minh họa omni robot 1.2 Mục đích nghiên cứu:  Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu động học động lực học mobile omni robot bánh phương pháp, giải thuật điều khiển thích hợp sở cơng trình nghiên cứu công bố xuất thành sách báo Nhằm mục đích điều khiển robot di chuyển xác không gian 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu:  Đối tượng nghiên cứu đề tài phương trình động học, động lực học mobile robot sử dụng bánh omni, điều khiển PID, phần mềm matlab, visual studio 2010, arduino IDE mô hình robot thực tế 1.4 Phạm vi nghiên cứu gồm có:  Các phương trình động học động lực học mobile omni robot bánh  Sử dụng điều khiển PID thử sai để điều khiển SVTH: Thiện - Nghĩa Page | ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU  Phần mềm matlab để mơ mơ hình động lực học robot  Phần mềm arduino IDE để lập trình  Phần mềm visual studio 2010 để tạo giao diện giao tiếp máy tính cho robot  Thi cơng phần cứng 1.5 Ý nghĩa đề tài:  Robot di chuyển dễ dàng khơng gian nhỏ, hẹp khả di chuyển cách linh hoạt vừa quay vừa tịnh tiến cách đồng thời độc lập Vì việc nghiên cứu omni robot nhiều người quan tâm, đem đến nhiều lợi ích, ứng dụng để làm robot di chuyển khơng nhỏ hẹp với độ xác cao, thực nhiệm vụ mà robot với bánh xe truyền thống khơng làm tính đa hướng bánh xe omni SVTH: Thiện - Nghĩa Page | ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu omni robot bánh Hình 2.1 Omni robot wheel  Robot Omni loại mobile robot di chuyển bánh xe đa  Hướng ứng dụng nhiều thực tế quỹ đạo chuyển động đa dạng  Đặc biệt Omni có kết cấu lạ với bánh xe, phối hợp hoạt động bánh xe lại cho ta khả điều khiển tốt quỹ đạo robot  Robot omni thuộc hệ robot di động tự hành, tự định hướng  Robot Omni có đặc điểm kết cấu đơn giản, có quỹ đạo di chuyển linh hoạt nên phát triển để thay cho loại mobile robot truyền thống SVTH: Thiện - Nghĩa Page | ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID 2.2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Xây dựng mơ hình tốn 2.2.1 Cấu trúc hình học Robot di động đa hướng (OMR) Hình 2.2.1 Cấu trúc hình học OMR  Gồm có bánh xe đa hướng cách góc 1200  Ba bánh xe đa hướng có bán kính r kéo motor DC  Tâm dịch chuyển OMR đặt C, ta coi tâm robot  L khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm C  OXY hệ tọa độ tham chiếu toàn cục  CX0 Y0 hệ tọa độ tham chiếu cục gắn liền với OMR  Cách xác định vị trí OMR :  Vị trí OMR hệ tọa độ tham chiếu tồn cục xác định tọa độ X, Y góc lệch Φc hai hệ tọa độ tồn cục cục bộ, nghĩa vị trí OMR hệ tọa độ tham chiếu toàn cục xác định vector q = [𝑥, 𝑦, ∅]𝑇 ∈ ℜ3𝑥1 , vector 𝑃𝑜 = [𝑥 𝑦]𝑇 ∈ ℜ2𝑥1 xác định vector vị trí điểm C với gốc tọa độ  𝑷𝐶𝑖 ∈ ℜ2𝑥1 𝑖 = (1, 2, 3) vector vị trí tương đối bánh xe hệ tọa độ tham chiếu cục 𝑫𝑖 ∈ ℜ2𝑥1 vector hướng bánh xe có hệ tọa độ tham chiếu OXY 2.2.2 Phương trình động học  Ma trận quay R(Φc) chuyển từ hệ tọa độ dịch chuyển gắn với robot sang hệ tọa độ toàn cục hiển thị sau : SVTH: Thiện - Nghĩa Page | ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 𝑐𝑜𝑠(𝜃𝐶 ) − sin(𝜃𝐶 ) 𝐑(𝜃𝐶 ) = [ ] ∈ ℜ2𝑥2 sin(𝜃𝐶 ) 𝑐𝑜𝑠(𝜃𝐶 ) (3.1)  Các vector vị trí PW1, PW2, PW3 ∈ ℜ2𝑥2 bánh xe hệ tọa độ dịch chuyển gắn với tâm khối lượng robot biểu thị sau: 2𝜋 L −1 4𝜋 L 1 PW1 = L[ ], PW2 = R( )x PW1 = [ ], PW3 = R( )x PW1 = − [ ] (3.2) √3 √3  Các vector hướng chuyển động 𝐃Wi ∈ ℜ2𝑥1 (i = 1,2,3) bánh xe thứ 𝑖 𝑡ℎ tính sau: 1 𝐃𝑊𝑖 = 𝐑(𝜃𝐶 ) × 𝐏Wi , 𝐃𝑊1 = [ ], 𝐃𝑊2 = − [√3], 𝐃𝑊3 = [ √3 ] (3.3) L 2 −1  Từ phương trình (3.1) (3.3), vector vị trí vận tốc bánh xe hệ tọa độ toàn cục đươc thể phương trình: 𝐏𝒊 = 𝐏𝑪 + 𝐑(𝜃𝐶 ) × 𝐏𝑊𝑖 , (3.4) 𝐕𝒊 = 𝐏̇𝑪 + 𝐑̇(𝜃𝐶 ) × 𝐏𝑊𝑖 (3.5)  Vận tốc góc bánh xe tính sau: 𝜔𝑖 = 𝑽𝑇𝑖 × 𝐑(𝜃𝐶 ) × 𝐃𝑊𝑖 (3.6) 𝑟  Thay 𝐕𝑖 phương trình (3.5) vào phương trình (3.6) ta có: 𝑇 𝜔𝑖 = [𝐏̇𝐶𝑇 × 𝐑(𝜃𝐶 ) × 𝐃𝑊𝑖 + 𝐏𝑊𝑖 × 𝐑̇𝑇 (𝜃𝐶 ) × 𝐑𝑇 (𝜃𝐶 ) × 𝐃𝑊𝑖 ] (3.7) 𝑟  Từ phương trình (3.7), phương trình động học robot di động đa hướng có bánh xe viết chi tiết sau: 𝜔1 −𝑠𝑖𝑛(𝜃𝐶 ) 𝑐𝑜𝑠(𝜃𝐶 ) 𝐿 𝑋̇𝐶 (3.8) [𝜔2 ] = 𝑟 [−sin(𝜋/3 − 𝜃𝐶 ) −cos(𝜋/3 − 𝜃𝐶 ) 𝐿] [ 𝑌𝐶̇ ] 𝜔3 sin(𝜋/3 + 𝜃𝐶 ) −cos(𝜋/3 + 𝜃𝐶 ) 𝐿 𝜃̇𝐶  Phương trình viết lại dạng vector: 𝑧 = 𝐻−1 × 𝐪̇ 𝐶 𝑟  Theo 𝑧 = [𝜔1 𝜔2 (3.9) 𝜔3 ]𝑇 vector vận tốc góc bánh xe, ma trận 𝐻 −1 ∈ ℜ3×3 biểu thị sau: 𝐻 −1 −𝑠𝑖𝑛(𝜃𝐶 ) 𝑐𝑜𝑠(𝜃𝐶 ) 𝐿 = [−sin(𝜋/3 − 𝜃𝐶 ) −cos(𝜋/3 − 𝜃𝐶 ) 𝐿] sin(𝜋/3 + 𝜃𝐶 ) −cos(𝜋/3 + 𝜃𝐶 ) 𝐿 (3.10) 2.2.3 Phương trình động lực học  Tuyến tính cân momen động lực cho robot viết sau: SVTH: Thiện - Nghĩa Page | ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ∑ 𝑓𝑖 𝐑(θ) × 𝐃i = m𝐏̈o 𝑖=1 L ∑3i=1 𝑓𝑖 = 𝐽𝜃̈ (3.11)  Khi 𝐏̈𝑜 vector gia tốc, 𝑓𝑖 độ lớn lực cung cấp động thứ I, m khối lượng robot, J momen quán tính trung tâm lực hấp dẫn Giả sử khơng có điều kiện trược, lực tạo động DC mô tả bởi: f = αU + βV (3.12)  Khi đó, V = {Vi (t), i = 1, 2, 3} vận tốc bánh xe Các số α β hệ số đặc trưng động cơ, xác định từ thí nghiệm từ catalog động có  Chú ý rằng, U = {Ui (t), i = 1, 2, 3} điện áp đặt cung cấp đến động DC Thay phương trình (3.12) vào phương trình (3.11) ta có: ∑3𝑖=1(𝛼𝑈𝑖 − 𝛽𝑉𝑖 )𝑹(𝜃) 𝐃i = 𝑚𝐩̈ o , 𝐿 ∑3𝑖=1(𝛼𝑈𝑖 − 𝛽𝑉𝑖 ) = 𝐽(𝜃̈) (3.13) Phương trình vi phân hệ thống viết dạng ma trận sau: 𝑚𝑥̈ 𝑥̇ 3𝛽 𝑚𝑦̈ [ ] = α𝐏(θ)𝐔 − [ 𝑦̇ ] ̈ 𝐽(𝜃) 2𝐿2 𝜃̇ −𝑠𝑖𝑛𝜃 𝐏(θ) = ( 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝐿 𝜋 −sin( − 𝜃) 𝜋 (3.14) 𝜋 sin( + 𝜃) 𝜋 −cos( − 𝜃) −cos( + 𝜃)) 3 𝐿 𝐿 (3.15) Và 𝐔 = [U1 (t) U2 (t) U3 (t)]T SVTH: Thiện - Nghĩa (3.16) Page | ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ta viết lại phương trình sau Đây phương trình để mơ Matlab tính tốn điện áp cấp cho hệ thống omni robot (*)(**) Toàn phần xây dựng mơ hình tốn trích xuất từ hai tài liệu tham khảo [1] [2] 2.3 Bộ điều khiển PID 2.3.1 Khâu tỷ lệ  Trong khâu tỷ lệ, tín hiệu x p tỷ lệ với tín hiệu vào e , nghĩa là: x p  K pe  t   Trong K p hệ số tỷ lệ số Khi phân tích hệ thơng thường viết biểu thức dạng hàm truyền: X p s E s  Kp 2.3.2 Khâu tích phân  Khâu tích phân có tín hiệu tỷ lệ với tích phân theo thời gian tín hiệu vào, nghĩa là: x p  Ki  edt  Trong K i tỷ số truyền khâu điều khiển tích phân Hàm truyền khâu tích phân có dạng: X p s E s SVTH: Thiện - Nghĩa  Ki s Page | ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH 4.1.2 Chi tiết phần a Bánh omni Hình 4.1.2a Bánh omni  Bánh omni loại bánh có vệ tinh nhỏ đặt xung quanh chu vi bánh vng góc với trục bánh Nhờ bánh xe di chuyển dọc (do động co truyền động) trượt theo chiều ngang (phụ thuộc chuyển động bánh lại) Kết hợp chuyển động (cơng vector) bánh omni di chuyển theo hướng  Mỗi lớp có 12 bánh vệ tinh , tất bánh vệ tinh bánh lớn dùng bạc đạn loại tốt nên độ bền cao giảm ma sát tối đa Thơng số kỹ thuật  Đường kính: 136mm  Độ rộng: 19mm  Vật liệu sườn bánh: Cao su mềm  Vật liệu bánh vệ tinh: nhựa cứng lõi nhựa dẽo phía ngồi lớp vỏ tăng độ ma sát bền  Bánh vệ tinh: sử dụng bạc đ.ạn 3x9x5mm cho bánh  Khối lượng: 250g  Tải trọng: 15kg SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 21 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH b Board Arduino Mega 2560 Hình 4.1.2b Arduino mega2560  Arduino Mega 2560 sử dụng Vi điều khiển ATmega2560 cho số ngoại vi, chuẩn giao tiếp số chân nhiều nhất, nhớ lớn (256KB), bạn có ứng dụng cần mở rộng thêm nhiều chân, nhiều ngoại vi lựa chọn đáng giá, board hoàn tồn có cấu trúc chân tương thích với board Uno chạy điện áp 5VDC Thông số kỹ thuật  Vi điều khiển: ATmega2560  Điện áp hoạt động: 5V  Nguồn ngoài: 7-9V  Số chân Digital: 54 (15 chân PWM)  Số chân Analog: 16  Giao tiếp UART: UART  Giao tiếp SPI: (chân 50 -> 53) dùng với thư viện SPI Arduino  Giao tiếp I2C:  Ngắt ngoài: chân  Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader  SRAM: KB  EEPROM: KB  Xung clock: 16 MHz SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 22 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH c Cảm biến siêu âm Hình 4.1.2c Cảm biến siêu âm  Cảm biến SRF05 loại cảm biến khoảng cách dựa nguyên lý thu phát sóng siêu âm Cảm biến gồm phát thu sóng siêu âm Sóng siêu âm từ đầu phát truyền khơng khí, gặp vật cản (vật cần đo khoảng cách tới) phản xạ ngược trở lại đầu thu ghi lại Vận tốc truyền âm khơng khí giá trị xác định trước, thay đổi Do xác định khoảng thời gian từ lúc phát sóng siêu âm tới lúc phản xạ đầu thu quy đổi khoảng cách từ cảm biến tới vật thể Cảm biến SRF05 cho khoảng cách đo tối đa lên tới 3-4 mét Tổng quan  SRF05 thiết lập cách hoạt động thông qua chân điều khiển MODE Nối không nối chân MODE xuống GND cho phép cảm biến điều khiển thông qua giao tiếp dùng chân hay chân IO SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 23 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH Cơng thức tính khoảng cách cảm biến siêu âm: 𝑠 =𝑣×𝑡 - Trong đó: + s: khoảng cách cần đo + v: vận tốc sóng siêu âm (340m/s) Vì vi điều khiển đơn vị µs nên: 340 × 100 𝑣= = 0.034 (cm/µs) 1000000 + t: tổng thời gian phát thu sóng 2t Cơng thức cụ thể là: 𝑠 = 0.034 × 𝑡 = 0.017 × 𝑡 (cm) d Động DC Hình 4.1.2d Động planet 60W  Thông số:  Động DC 24V ,60W tốc độ 9000rpm, encoder 13 xung  Bộ giảm tốc Planet bánh thép , hệ số giảm tốc 19.2k, chiều dài L=45mm  Tốc độ sau giảm tốc 468 vòng/phút SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 24 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH e Mạch cầu H Hình 4.1.2e1 Mạch cầu H 30A Hình 4.1.2e2 Mạch cầu H 43A       Thơng số kỹ thuật: Nguồn: ~ 27V Dịng điện tải mach: 43A Tín hiệu logic điều khiển: 3.3 ~ 5V Tần số điều khiển tối đa: 25KHz Tự động shutdown điện áp thấp: để tránh điều khiển động mức điện áp thấp thiết bị tự shutdown Nếu điện áp < 5.5V, driver tự ngắt điện mở lại sau điện áp > 5.5V SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 25 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH  Bảo vệ q nhiệt: BTS7960 bảo vệ chống nhiệt cảm biến nhiệt tích hợp bên Đầu bị ngắt có tượng nhiệt  Kích thước: 40 x 50 x12mm Sơ đồ chân:  VCC : Nguồn tạo mức logic điều khiển ( 5V - 3V3 )  GND : Chân đất  R_EN = Disable nửa cầu H phải R_EN = : Enable nửa cầu H phải  L_EN = Disable nửa cầu H trái L_EN = : Enable nửa cầu H trái  RPWM LPWM : chân điều khiển đảo chiều tốc độ động  RPWM = LPWM = : Mô tơ quay thuận  RPWM = LPWM = : Mô tơ quay nghịch  RPWM = LPWM = RPWM = LPWM = : Dừng  R_IS L_IS : kết hợp với điện trở để giới hạn dịng qua cầu H Với ứng dụng bình thường RPWM, LPWM nối với GPIO (VD : chân digital 2,3) để điều khiển chiều quay động Chân R_EN, L_EN nối chung lại nối với PWM (VD chân digital 5) để điều khiển tốc độ động f Module Uart C1101 Hình 4.1.2f Module RF C1101  Module RF sử dụng chip thu phát sóng C1101 từ Texas Instrument HC-11 hoạt động dãi tần 433 Mhz, khoảng cách tối đa điều kiện khơng có vật cản lên đế 200m  Điểm đặc biệt HC-11 module trang bị thêm chip STM8 có nhiệm vụ chuyển từ giao tiếp SPI C1101 sang giao tiếp UART với tập lệnh dể sữ dụng, với SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 26 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CÔNG MÔ HÌNH giao tiếp UART dễ dàng kết nối C1101 với máy tính vi điều khiển, chhir với vài thiết lập đơn giản sử dụng module truyền UART không dây Thông số kỹ thuật:  Điện áp hoạt động: 3.3VDC - 5VDC  Tần số thu phát: 433 Mhz  Giao tiếp: Serial UART (TTL) Thông số mặc định module: AT+B9600 AT+C002 AT+A002 AT+FU1 Để sử dụng module xin lưu ý bước thiết lập sau:  Các module phải có kênh sóng, địa chỉ, kênh địa phải khác  Để cài đặt module, đưa module vào chế độ AT command: nối chân SET xuống mass trước cấp nguồn, sau cấp nguồn, module tự động reset thông số gốc: Baudrate: 9600; stop bits: 1; parity: none  Để cài đặt Baudrate module dùng lệnh: AT+Bxxxx (trong xxxx số baudrate, ví dụ 9600 38400, 115200,…)  Để cài đặt kênh sóng dùng: AT+Cxxx (trong xxx số kênh từ 000-127)  Để cài đặt địa dùng: AT+Axxx (trong xxx địa từ 000-255)  Để cài đặt cơng suất phát sóng dùng: AT+Px (trong x từ 1-8, mặc định 8~10 dBm)  Sau cài đặt xong nối chân SET lên Vcc để hở để chế độ hoạt động bình thường: tất liệu truyền qua UART module truyền đến tất module khác có kênh sóng địa truyền UART SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 27 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH g La bàn số HMC5883L Hình 4.1.2g La bàn số HMC5883L  Cảm biến la bàn số HMC5883L / 3-Axis Digital Compass HMC5883L / cam bien la ban so HMC5883L  Cảm biến la bàn số HMC5883L dùng để đo từ trường trái đất nhằm xác định phương hướng vị trí với độ xác lên đến độ Nó cung cấp cách đo riêng biệt cho trục kết hợp lại để tính tốn 3D  Có thể dùng để đo từ trường thơ nguồn từ trường mạnh gần Mạch cảm nhận nguồn từ trường xung quanh nam châm điện trường Khi phát từ trường từ bên ngồi, xác định khoảng cách tương đối chiều đến vật phát từ trường Thơng số kỹ thuật: - Điện áp cung cấp: ~ 5VDC - Chuẫn giao tiếp: I2C (3 ~ TTL) - Kích thước: 14 x 13mm SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 28 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH h Pin lipo Hình 4.1.2h Nguồn pin Thơng số  Điện dung: 5000mAh  Cấu hình: 6S1P/22.2V/6Cell  Khối lượng: 793g  Kích thước: 152x50x51mm i Mạch nguồn 5V cho cảm biến siêu âm, la bàn Hình 4.1.2i Nguồn 5V Thơng số  Nguồn vào: 9V  Nguồn ra: 5V  IC ổn áp: 7805  Cong cấp nguồn hoạt động cho cảm biến siêu âm cảm biến la bàn số SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 29 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID 4.2 CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH Kết ráp mơ hình Hình 4.1.3 Mơ hình thực tế SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 30 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết đạt  Xây dựng mơ hình Matlab Simulink  Sử dụng điều khiển PID vào lập trình  Áp dụng phương trình tốn vào lập trình  Robot di chuyển tự động theo tọa độ định trước  Dùng máy tính điều khiển robot  Hồn thành xong đồ án tiến độ 5.2 Hạn chế  Việc xác định tọa độ khơng gian cịn nhiều hạn chế: di chuyển phạm vi định  Robot phụ thuộc vào nhiều yếu tố bên ngồi: từ trường, bề mặt tường, độ ẩm khơng khí 5.3 Hướng phát triển đề tài  Vẽ đường lên matlab, dùng matlab xuất phương trình tốn để nạp vào robot, robot chạy theo quỹ đạo mà vẽ matlab  Bộ PID thay đổi theo vị trí để robot bám theo quỹ đạo cách xác linh hoạt  Xác định tọa độ robot không gian theo cách khác (có thể dùng xử lý ảnh định vị bluetooth) SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 31 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Comprehensive Omni directional Soccer Player Robot.(*) http://www.intechopen.com/books/robotic_soccer/comprehensive_omnidirectional_soccer_player_robots [2] Backstepping Control with Sum of Squares Design for Omni-directional Mobile Robots, Shun-Hung Chen, Jyh-Ching Juang, and Sin-Hwa Su Department of Electrical Engineering National Cheng Kung University.(**) https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcmsi/3/6/3_6_442/_pdf [3] DYNAMIC ANALYSIS OF AN OMNI-DIRECTIONAL MOBILE ROBOT, Vjekoslav Damić, University of Dubrovnik , Ćira Carića 4, Dubrovnik, Croatia [4] Dynamic Modeling and Analysis of an Omnidirectional Mobile Robot, Chao Ren and Shugen Ma [5] Path-Tracking Dynamic Model BasedControl of an Omnidirectional MobileRobot , J A V´azquez M Velasco-Villa, CINVESTAV-IPN , Departamento de Ingenier´ıa El´ectrica, Secci´on de, Mecatr´onica, A.P 14-740, 07000, M´exico D.F., M´exico (e-mail: {javazquez,velasco}@cinvestav.mx) [6] OMNIDIRECTIONAL MOBILE ROBOT'S TRAJECTORY TRACKING CONTROL SYSTEM: A MULTIVARIABLE APPROACH, Tiago Pereira Nascimento, Cristiane Paim, Augusto Loureiro da Costa, Programa de Pos-Graduac~ao em Engenharia Eletrica, Escola Politecnica da UFBA, Rua Aristides Novis 02, Federac~ao - Salvador Bahia Emails: tiagopn@ieee.org, cpaim@ufba.br, augusto.loureiro@ufba.br [7] Computed-Torque Control of an Omnidirectional Mobile Robot, J A Vazquez and M Velasco-Villa CINVESTAV-IPN, Departmento de Ingenierfa Elctrica, Seccion de Mecatronica, Apdo Postal 14-740, 07000 Mexico D.F., Mexico, { j avazquez, velasco} @Ocinvestav.mx [8] Dynamic Obstacle Avoidance for an Omnidirectional Mobile Robot, Robert L Williams II and Jianhua Wu [9] Omni-Directional Mobile Robot Controller Design byTrajectory Linearization, Yong Liu , Xiaofei Wu , J Jim Zhu and Jae Lew, School of Electrical Engineering and Computer Science, Department of Mechanical Engineering Ohio University Athens, Ohio 45701 , zhuj@ohio.edu SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 32 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID TÀI LIỆU THAM KHẢO [10] Fuzzy Error Recovery in Feedback Control for Three Wheel Omnidirectional Soccer Robot, Vahid Rostami, Omid sojodishijani , Saeed Ebrahimijam, and Ali MohsenizanjaniNejad [11] Dynamic Obstacle Avoidance for an Omni-Directional Mobile Robot, Robert L Williams II and Jianhua Wu, Ohio University, Athens, OH 45701 , Final Manuscript Journal of Robotics, Hindawi Publishing Corporation, September, 2010 [12] Omni-directional mobile robot controller based on trajectory linearization, Yong Liu, J Jim Zhu, Robert L Williams II, Jianhua Wu, School of Electrical Engineering and Computer Science, Ohio University, Athens, OH 45701, United States, Department of Mechanical Engineering, Ohio University, Athens, OH 45701, United States, Ohio Design Center, SEWS Inc Marysville, OH 43040, United States [13] MOTION CONTROL OF AN OMNIDIRECTIONAL MOBILE ROBOT, Xiang Li, Andreas ZellWilhelm-Schickard-Institute, Departmant of Computer Architecture, University of T ¨ ubingen, Sand 1, 72076 T ¨ ubingen, Germany, xiang.li@uni-tuebingen.de, andreas.zell@uni-tuebingen.de [14] Holonomic Control of a robot with an omni-directional drive, Raul Rojas and Alexander Gloye Făorster [15] Tracking Control of 3-Wheels Omni-Directional Mobile Robot , Using Fuzzy Azimuth Estimator, Sangdae Kim, Changho Hyun, Youngwan Cho, Seungwoo Kim, Division of Electrical Electronic and Control Engineering, Kongju National University, Department of Computer Engineering, Seokyeong University, Department of Electrical and Robotics Engineering, Soonchunhyang University, KOREA, seungwo@sch.ac.kr [16] THREE OMNI-DIRECTIONAL WHEELS CONTROL ON A MOBILE ROBOT , F Ribeiro, I Moutinho, P Silva, C Fraga, N Pereira [17] Điều khiển bám quĩ đạo mong muốn robot di chuyển đa hướng sử dụng điều khiển trượt, Luận văn thạc sĩ Đỗ Bùi Đình Thiên, Trường ĐH Kĩ Thuật Cơng Nghệ, Tp.HCM [18] Matlab Simulink, Nguyễn Phùng Quang, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004 [19] http://www.hocavr.com/index.php/hardware/hbridge [20] http://roboconshop.com/ [21] www.arduino.cc SVTH: Thiện - Nghĩa Page | 33 ĐIỀU KHIỂN OMNI WHEEL ROBOT DÙNG GIẢI THUẬT PID PHỤ LỤC PHỤ LỤC Code file “Pidc.m” function [ sys , x0, str, ts ] = Pidc( t, x, u, flag ) switch flag, case 0, [sys , x0, str, ts]= mdlInitializeSizes; %case 1, % sys = mdlDerivatives(t, x u A B, C); case 3, sys = mdlOutputs(t, x, u); %case 4, % sys = mdlGettimeOfNextvarHit(