Khi nói về robot, thì chắc hẳn trong mỗi người chúng ta sẽ hình dung tới một người máy với khả năng giống hệt như con người trong các bộ phim về khoa học viễn tưởng. Thực ra robot không đơn thuần chỉ là một người máy, robot thực chất được hiểu như là một hệ thống máy móc có khả năng làm việc tự động thông qua việc điều khiển bằng các vi mạch điện tử được lập trình sẵn. Người máy đơn giản chỉ là robot có hình thù giống như con người và là một phần rất nhỏ trong lĩnh vực Robotics. Robot có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: máy cơ khí, máy nhân tạo,... ngoài ra còn tồn tại ở trường hợp đặc biệt là robot ảo. Ví dụ: robot sumo, robot 2 bánh tự cân bằng điều khiển bằng arduino,... Nhóm chúng em đã tìm hiểu về các loại robot khác nhau, và cuối cùng nhóm quyết định chọn mô hình robot xe hai bánh tự cân bằng và điều khiển được thông qua bluetooth làm đề tài thực hiện nghiên cứu và chế tạo. Mô hình robot của nhóm sử dụng các module mạch nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng và lắp đặt. Cùng với vi xử lý Arduino Mega 2560 R3 khá phổ biến trên thị trường hiện nay giúp cho người dùng có thể thỏa sức sáng tạo và phát triển các ứng dụng theo nhu cầu trên nên board Ardunio này. Kết thúc quá trình thiết kế, mô hình robot xe hai bánh tự cân bằng điều khiển bằng bluetooth của nhóm có khả năng giữ cân bằng ổn định và di chuyển linh hoạt.Qua đề tài, nhóm đã hiểu cách điều khiển hệ thống ổn định bằng bộ điều khiển PID, nguyên lý và cách sử dụng cảm biến góc nghiêng, modul bluetooth cũng như cách lập trình cho board Arduino. Đồ án này trình bày bao gồm lý thuyết, thuật toán được áp dụng và cả phần cứng: Arduino Mega 2560, cảm biến góc nghiêng MPU6050, module bluetooth HC06, module L298 mini, mạch hạ áp LM 2596, …
EBOOKBKMT.COM Hình Hình 6.1 6.2Hình Hình Hình6.8 ảnh ảnhHình khung khung ảnhmica mica vẽvà pin bản lipo vẽ vẽ chi chi tiết tiết BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG BLUETOOTH GVHD:NGUYỄN HỮU THỌ SVTH: NHÓM 1: LÊ ĐỨC HUY MSSV: 2025160093 LỚP: 07DHCDT1 2: NGUYỄN VĂN LONG MSSV: 2025160046 LỚP:07DHCDT1 3: PHẠM TẤN PHÁT MSSV: 2025160112 LỚP: 07DHCDT1 4: LÊ PHẨM TÂN MSSV: 2025160039 LỚP: 07DHCDT1 5: ĐÀO THANH TÙNG MSSV: 2025160135 LỚP: 07DHCDT2 EBOOKBKMT.COM TP.HCM Tháng 12 Năm 2018 EBOOKBKMT.COM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ Điện Tử Tên đề tài: THIẾT KẾ XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG BLUETOOTH Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN HỮU THỌ NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2018 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) EBOOKBKMT.COM LỜI MỞ ĐẦU Khi nói robot, hẳn người hình dung tới người máy với khả giống hệt người phim khoa học viễn tưởng Thực robot không đơn người máy, robot thực chất hiểu hệ thống máy móc có khả làm việc tự động thông qua việc điều khiển vi mạch điện tử lập trình sẵn Người máy đơn giản robot có hình thù giống người phần nhỏ lĩnh vực Robotics Robot tồn nhiều dạng khác như: máy khí, máy nhân tạo, ngồi cịn tồn trường hợp đặc biệt robot ảo Ví dụ: robot sumo, robot bánh tự cân điều khiển arduino, Nhóm chúng em tìm hiểu loại robot khác nhau, cuối nhóm định chọn mơ hình robot xe hai bánh tự cân điều khiển thông qua bluetooth làm đề tài thực nghiên cứu chế tạo Mơ hình robot nhóm sử dụng module mạch nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng lắp đặt Cùng với vi xử lý Arduino Mega 2560 R3 phổ biến thị trường giúp cho người dùng thỏa sức sáng tạo phát triển ứng dụng theo nhu cầu nên board Ardunio Kết thúc trình thiết kế, mơ hình robot xe hai bánh tự cân điều khiển bluetooth nhóm có khả giữ cân ổn định di chuyển linh hoạt.Qua đề tài, nhóm hiểu cách điều khiển hệ thống ổn định điều khiển PID, nguyên lý cách sử dụng cảm biến góc nghiêng, modul bluetooth cách lập trình cho board Arduino Đồ án trình bày bao gồm lý thuyết, thuật tốn áp dụng phần cứng: Arduino Mega 2560, cảm biến góc nghiêng MPU6050, module bluetooth HC-06, module L298 mini, mạch hạ áp LM 2596, … EBOOKBKMT.COM MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG 1.1 Lịch sử hình thành phát triển robot 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 1.4 Mơ hình xe hai bánh tự cân điều khiển blutooth .2 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Khối nguồn 2.2 Khối điều khiển 2.3 Khối chấp hành 2.4 Khối điều khiển 2.5 Khối Nguồn mạch khuếch đại dòng điện 24 CHƯƠNG NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN MƠ HÌNH XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG 25 3.1 Nhiệm vụ thực mơ hình xe hai bánh tự cân 25 3.2 Xây dựng mơ hình lý thuyết robot bánh tự cân tính tốn thông số PID .27 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN MƠ HÌNH 29 4.1 Thiết kế phần cứng 29 4.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển 33 4.3 Thiết kế phần mềm 34 CHƯƠNG KẾT LUẬN ĐỒ ÁN 43 5.1 Ưu điểm 43 5.2 Nhược điểm .43 5.3 Hướng phát triển .43 CHƯƠNG BẢN VẼ HÌNH CHIẾU SỬ DỤNG SOLIDWORKS 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 EBOOKBKMT.COM EBOOKBKMT.COM LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực đề tài, gặp phải nhiều khó khăn giúp đỡ, hỗ trợ kịp thời từ Thầy Cơ bạn nên đồ án hồn thành tiến độ Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Thọ tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm hỗ trợ phương tiện chế tạo suốt trình tìm hiểu, nghiên cứu đề tài Chúng em xin cảm ơn thành viên lớp 07DHCDT có ý kiến đóng góp, bổ sung, động viên khích lệ giúp chúng em hồn thành tốt đề tài Mặc dù nhóm thực đề tài cố gắng hoàn thiện đồ án, trình soạn thảo kiến thức cịn hạn chế nên cịn nhiều thiếu sót Nhóm thực đề tài mong nhận đóng góp ý kiến q thầy bạn sinh viên Sau nhóm thực xin chúc Thầy Cô sức khoẻ, thành công tiếp tục đào tạo sinh viên giỏi đóng góp cho đất nước Chúc anh (chị), bạn sức khỏe, học tập thật tốt để không phụ công lao Thầy Cơ giảng dạy Nhóm thực xin chân thành cảm ơn EBOOKBKMT.COM DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống .6 Hình 2.2 Động bánh xe Hình 2.3 Module điều khiển động L298 mini Hình Mạch cầu H .9 Hình Mạch cầu H gồm công tắc .9 Hình 2.6 Điều chỉnh dòng điện chạy mạch cầu H 10 Hình 2.7 Sơ đồ tổng quát mạch cầu H sử dụng BJT .10 Hình 2.8 Dịng điện chạy mạch cầu A mức LOW B mức HIGH 11 Hình 2.9 Dịng điện chạy mạch cầu B mức LOW A mức HIGH 12 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 13 Hình 2.11 Mạch Arduino R3 15 Hình 12 Mạch điều khiển máy in 3D RAMPS 1.4 .16 Hình 2.13 Arduino Mega 2560 R3 17 Hình 2.14 Mở rộng cánh cửa với IoT .17 Hình 15 Phần mềm arduino 1.8.7 .18 Hình 16 Module cảm biến góc gia tốc MPU6050 GY-521 19 Hình 2.17 Cấu tạo công dụng chân MPU6050 20 Hình 18 Module cảm biến Bkuetooth HC 06 .22 Hình 19 Kết nối Arduino với HC-06 23 Hình 2.20 Khối nguồn mạch khuếch đại 24 Hình Quãng đường xe chạy 25 Hình 3.2 Cấu trúc điều khiển PID cho hệ robot hai bánh tự cân 27 Hình Mơ hình 3D 29 Hình 4.2 Sơ đồ kết nối xe bánh tự cân 31 EBOOKBKMT.COM Hình Sơ đồ kết nối xe bánh tự cân bằng phần mềm .31 Hình 4.4 Giao diện ứng dụng điều khiển xe bánh tự cân bằng bluetooth 32 Hình Lưu đồ giải thuật điều khiển 33 Hình Sản phẩm 42 Hình Sản phẩm xe hai bánh tự cân 42 Hình Mơ hình hình chiếu xe tự cân 44 Hình 6.2 Động NF5475 vẽ chi tiết 45 Hình 6.3 Bánh xe khơng giảm tốc vẽ chi tiết 46 Hình 6.4 Gá đỡ động vẽ chi tiết 47 Hình Trụ đồng cái vẽ chi tiết 48 Hình 6.6 Hình ảnh khung mica vẽ chi tiết 49 Hình 6.7 Hình ảnh khung mica vẽ chi tiết 50 Hình 6.8 Hình ảnh vẽ pin lipo .51 EBOOKBKMT.COM KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT NẾU CÓ Từ viết tắt Ý nghĩa PWM Điều chế độ rộng xung VĐK Vi điều khiển MOSFET Transitor hiệu ứng trường LCD Màn hình tinh thể lỏng LED Diode phát quang 3G Công nghệ truyền thông hệ thứ GPRS Dịch vụ vơ tuyến trọn gói GPS Hệ thống định vị toàn cầu ICSP IoT ADC ERD Pair In Circuit Serial Programming (trong lập trình nối tiếp mạch) Internet Vạn Vật Mạch chuyển đổi tương tự số Enhanced datarate (Tốc độ liệ nâng cao) Ghép cặp ... Hình 4.2 Sơ đồ kết nối xe bánh tự cân 31 EBOOKBKMT.COM Hình Sơ đồ kết nối xe bánh tự cân bằng phần mềm .31 Hình 4.4 Giao diện ứng dụng điều khiển xe bánh tự cân bằng bluetooth 32 Hình... Ardunio Kết thúc q trình thiết kế, mơ hình robot xe hai bánh tự cân điều khiển bluetooth nhóm có khả giữ cân ổn định di chuyển linh hoạt.Qua đề tài, nhóm hiểu cách điều khiển hệ thống ổn định điều khiển. .. PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN MƠ HÌNH XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG 25 3.1 Nhiệm vụ thực mơ hình xe hai bánh tự cân 25 3.2 Xây dựng mơ hình lý thuyết robot bánh tự cân tính tốn thơng số PID