THÔNG TIN TÀI LIỆU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ************ ĐỒ ÁN MÔN HỌC XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN SVTH: HOÀNG VĂN PHÚ QUÝ - 20151409 ĐẶNG THANH HUY - 20151378 Khố : 2020 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT Tp.Hồ Chí Minh,tháng 09 năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tư – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Ngành: Giảng viên hớng dẫn: Ngày nhận đề tài: MSSV: Lớp: ĐT: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Các số liệu, tài liệu ban đâu: Nội dung thưc đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾ U NHÂN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hớng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tai & khối lượng thc hiện: Ưu điểm: Khuyêt điểm: Đề ngh cho bảo vệ hy không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bng chữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾ U NḤ N XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: MSSV: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tai & khối lượng thc hiện: Ưu điểm: Khuyêt điểm: Đề ngh cho bảo vệ hy không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Hiện công nghiệp 4.0 phát triển mạnh rộng rãi hâu hết ứng dụng kinh tế quốc gia Một ứng dụng đợc sử dụng gân đy ứng dụng công nghệ thông tin vào công nghệ chế tạo điều khiển robot thông minh Xu phát triển giới khoa học cơng nghệ ln có thay đổi mạnh mẽ Nền kinh tế tri thức với công nghệ thông tin kỹ thuật góp phân quan trọng vào việc nng cao chất lợng sống ngời Trong kinh tế tri thức thưc sư phát triển xã hội tách khỏi sư phát triển kỹ thuật công nghệ thông tin đặc biệt sư phát triển tin học, ngành khoa học công nghệ tạo sản phẩm robot nghiên cứu ứng dụng hình thành thập kỷ gân đy đợc gọi Robotics 1.2 Mục đích đề tài – Điều khiển xe robot chạy tiến, lùi, trái phải – Sử dụng cảm biến trớc để tránh vật cản – Viết chơng trình điều khiển – Thi cơng mơ hình xe robot – Sản phẩm cuối chạy thưc tế 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tợng nguyên cứu đề tài - Mơ hình xe tư hành ( Kích thớc 25 cm x 15cm ) - Chạy mơ hình ổn định trình cảm biến tư hành tránh vật cản * Phạm vi nguyên cứu Không gian làm việc xe mặt phẳng đợc giới hạn tờng, vật cản đợc xem vật cản chiều tĩnh hoàn tĩnh 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Ý nghĩa khoa học Xy dưng đợc khả tư hành tránh vật cản robot sử dụng cảm biến siêu m * Ý nghĩa thưc tiễn đề tài Ứng dụng xe tư hành lớn, kể đến robot vận hành vật liệu, hàng hóa tịa nhà, nhà máy, cửa hàng, sn bay hay th viện, tư hành vào khu thơng mại điện tử,… CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1Mơ hình xe tự hành tránh vật cản Hình 2.1 Mơ hình xe tự hành tránh vật cản 2.2 Tổng quan robot tự hành tránh vật cản Ngày nay, Robot học đạt đợc thành tưu to lớn sản xuất cơng nghiệp Những cánh tay robot có khả làm việc với tốc độ cao, xác liên tục làm tăng suất lao động tăng nhiều lân Chúng làm việc mơi trờng độc hại nh hàn, phun sơn, nhà máy hạt nhn, hay lắp ráp linh kiện điện tử tạo điện thoại, máy tính cơng việc địi hỏi sư tỉ mỉ, xác cao Tuy nhiên robot có hạn chế chung hạn chế không gian làm việc Không gian làm việc chúng bị giới hạn số bậc tư tay máy vị trí gắn chúng Ngợc lại, Robot tư hành laị có khả hoạt động cách linh hoạt môi trờng khác 2.3Mô hình động học robot tự hành tránh vật cản Mơ hình kết cấu Kết cấu robot nhóm em lưa chọn gồm bánh Với kết cấu robot có khả di chuyển linh hoạt quay góc Gọi ∆ S , ∆ S2 là đoạn dịch chuyển bánh chủ động Ta có ∆ S1 = ∆ φ r ∆ S2 = ∆ φ r Với ∆ φ1 , ∆ φ 2 lân lợt lợng dịch chuyển quay bán kính bánh chủ động T khoảng cách bánh R D , ∆ α bán kính quay góc dịch chuyển robot mặt phẳng nm ngang Khi R D= ( ) ∆ S 2− ∆ S T ∆ S 2+ ∆ S , ∆ α = ∆ S2 −∆ S1 T Trong tiểu luận ta xét trờng hợp đặc biệt chuyển động: Khi ∆ S =∆ S , R D= ∞,∆ α = 0 robot theo quỹ đạo đờng thẳng(tiến lùi) Khi ∆ S =-∆ S , R D= 0,∆ α = 2 ∆ S2 T robot quay quanh điểm bánh xe ∆ x = ∆ y : lợng dịch chuyển theo phơng hệ toạ độ gắn với robot ∆ x = R D sin ( ∆ α ),∆ y = R D (1−cos ( ∆ α )) [ ] =[ ∆ X ∆ Y ∆x ∆y ] [ −∆ y ∆x ( ∆ α ) ( ∆ α ) cos sin ] Vị trí robot toạ độ gốc D ( X D và Y D) + góc định hớng α D , toạ độ thời điểm thứ (i) đợc xác định nh sau [ ][ ][ ] α D ( i) X D( i) α D( i −1) = X D (i−1) Y D ( i ) Y D ( i−1) ∆ α D( i) + ∆ X D (i ) ∆ Y D ( i ) Các tình sensor phát hiên vật cản: Tình : cảm biến phát vật cản +Nếu dl>dr robot di chuyển sang trái θ a=¿) +Nếu dl2A cho motor) - Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V~ +7V - Dịng tín hiệu điều khiển: ~ 36mA (Arduino chơi đến 40mA nên khỏe re bạn) - Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 °C) - Nhiệt độ bảo quản: -25 °C ~ +130 °C 3.2.3 Cấp nguồn chân nguồn * Cấp nguồn Bộ nguồn 12V-GND-5V: Tùy thuộc loại động mà ta chọn 12V hay 5V * Các chn nguồn - Chn A Enable, B Enable chn điều khiển tốc độ động riêng biệt - Input: Là chn điều khiển chiều quay động - Output A, Output B: Là đâu kết nối với động 3.3 Khối hệ thống cảm biến SR04 3.3.1 Cảm biến SR04 gì? 15 Cảm biến khoảng cách hay cịn gọi cảm biến siêu m loại cảm biến phổ biến Cảm biến đo khoảng từ đến 300 cm Cảm biến siêu m Ultrasonic HC-SR04 đợc sử dụng để nhận biết khoảng cách từ vật thể đến cảm biến nhờ sóng siêu m, cảm biến có thời gian phản hồi nhanh, độ xác cao, phù hợp cho ứng dụng phát vật cản, đo khoảng cách bng sóng siêu m Cảm biến siêu m - Nguyên lý hoạt động: Để đo khoảng cách, ta phát xung ngắn (5 microSeconds - ú) từ chn Trig Sau đó, cảm biến tạo xung HIGH chn Echo nhận lại đợc sóng phản xạ pin Chiều rộng xung bng với thời gian sóng siêu m đợc phát từ cảm biển quay trở lại - Cảm biến SRF04 hoạt động dưa nguyên tắc phát xung tính thời gian từ lúc phát xung đến lúc nhận đợc xung Từ tính khoảng cách bng cách với thời gian vừa đọc đợc nhn với vận tốc sóng siêu m 3.3.2 Thông số kỹ thuật - Điện áp hoạt động: 5VDC - Dịng tiêu thụ: 10~40mA - Tín hiệu giao tiếp: TTL Chn tín hiệu: Echo, Trigger - Góc qt: nối vi điều khiển (ngõ thu) (pin arduino) - Gnd -> nối m VCC 5V TRIG Một chn Digital output Echo Một chn Digital input GND GND 3.4 Khối động RC Servo 3.4.1 Động RC Servo gì? Động RC Servo có kích thớc nhỏ, loại đợc sử dụng nhiều để làm mơ hình nhỏ cấu kéo khơng cân đến lưc nặng 17 Động servo SG90 Tower Pro có tốc độ phản ứng nhanh, bánh đợc làm bng nhưa nên cân lu ý nng tải nặng làm h bánh răng, động RC Servo 9G có tích hợp sẵn Driver điều khiển động bên nên dễ dàng điều khiển góc quay bng phơng pháp điều độ rộng xung PWM Động servo đợc thiết kế hệ thống hồi tiếp vịng kín Tín hiệu động đợc nối với mạch điều khiển Khi động quay, vận tốc vị trí đợc hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu cha đạt đợc vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt đợc điểm xác Các động servo điều khiển bng liên lạc vô tuyến đợc gọi động cơ servo RC (radio-controlled) Trong thưc tế, thn động servo khơng phải đợc điều khiển bng vơ tuyến, nối với máy thu vô tuyến máy bay hay xe Động servo nhận tín hiệu từ máy thu 3.4.2 Thông số kỹ thuật - Điện áp hoạt động: 4.8-5VDC - Tốc độ: 0.12 sec/ 60 deg (4.8VDC) - Lưc kéo: 1.6 Kg.cm - Kích thớc: 21x12x22mm - Trọng lợng: 9g 18 3.4.3 Cấp nguồn chân nguồn * Cấp nguồn Điện áp hoạt động ngỡng : 4.8-5V * Các chn nguồn - Dy đen: GNG - Dy đỏ: VCC - Dy cam: Input 3.5 Khối động Motor DC 3.5.1 Động Motor DC gì? Động DC giảm tốc V1 Dual Shaft Plastic Geared TT Motor loại đợc lưa chọn sử dụng nhiều cho thiết kế khung Robot, xe, thuyền, , động có chất lợng giá thành vừa phải với khả dễ lắp ráp đem đến chi phí tiết kiệm sư tiện dụng cho ngời sử dụng 3.5.2 Thông số kỹ thuật • Điện áp hoạt động : 3~9VDC Dòng điện tiêu thụ: 110~140mA - Tỉ số truyền 1:48 19 • 125 vịng/ phút 3VDC • 208 vòng/ phút 5VDC Moment: 0.5KG.CM - Tỉ số truyền 1:120 • 50 vịng/ phút 3VDC • 83 vòng/ phút 5VDC • Moment: 1.0KG.CM 3.6 Khối di chuyển 3.6.1 Bánh xe V1 Bánh xe V1 đợc thiết kế để sử dụng với động giảm tốc V1 Bánh xe V1 loại bánh đợc sử dụng nhiều thiết kế robot có giá thành phải chăng, chất lợng tốt, để lắp ráp ứng dụng thiết kế 3.6.2 Thông số kỹ thuật - Chất liệu: Nhưa - Đờng kính bánh xe: 66mm - Đồ dày lốp xe : 6.5mm - Chiều rộng bánh xe : 27mm - Trục xe phi 5mm, độ rộng khuyết 3.66mm 20 3.7 Khối cấp nguồn 3.7.1 Pin 18650 Ultrafire gì? Pin 18650 Ultrafire 4200mAh dịng pin sạc đợc sử dụng phổ biến Thờng thấy loại đèn pin siêu sáng, pin sạc dư phòng 3.7.2 Thông số kỹ thuật - Loại pin: Pin sạc / NiMH - Hãng: Ultrafire - Model: Ultrafire 18650 - Điện thế: 3.7V - Dung lợng: 4200 mAh - Kích thớc: 18mm*65mm/1 viên CHƯƠNG KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Tuần thực 5-6 7-8 9-11 Nội dung -Nhận đề tài -Đề mục tiêu nghiên cứu, lập kế hoạch thưc ,lên ý tởng, tìm hiểu linh kiện -Tính tốn, lưa chọn linh kiện - Chuẩn bị thiết bị cân dùng mạch - Kiểm tra thơng số kỹ thuật -Nghiên cứu, tìm hiểu để đa đợc sơ đồ nguyên lý mạch -Viết chơng trình điều khiển, lắp rắp linh kiện, hồn 21 12 13-14 thành cấu tạo -Thử nghiệm thưc tế, chỉnh sửa - Kiểm tra - Viết báo cáo -Trang trí xe, đóng gói sản phẩm -Hồn thành sản phẩm 22 ... * Ý nghĩa khoa học Xy dưng đợc khả tư hành tránh vật cản robot sử dụng cảm biến siêu m * Ý nghĩa thưc tiễn đề tài Ứng dụng xe tư hành lớn, kể đến robot vận hành vật liệu, hàng hóa tịa nhà,... 3.3 Khối hệ thống cảm biến SR04 3.3.1 Cảm biến SR04 gì? 15 Cảm biến khoảng cách hay cịn gọi cảm biến siêu m loại cảm biến phổ biến Cảm biến đo khoảng từ đến 300 cm Cảm biến siêu m Ultrasonic... viện, ? ?tư hành vào khu thơng mại điện tử,… CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1Mơ hình xe tự hành tránh vật cản Hình 2.1 Mơ hình xe tự hành tránh vật cản 2.2 Tổng quan robot tự hành tránh vật cản Ngày
Ngày đăng: 16/03/2023, 20:53
Xem thêm: