File thuyet trinh thiết kế robot dò line

Trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí Bộ Mơn Cơ Điện Tử GVHD : PGS TS Thầy Nguyễn Duy Anh Sinh viên thực Phạm Tấn Tài Nguyễn Văn Q Hồ Văn Ngun Trần Hồi Vĩnh Phúc MSSV 21303489 21303243 21302617 21303069 Tổng quan Lựa chọn phương án Thiết kế hệ thống khí Thiết kế hệ thống điện Thiết kế hệ thống điều khiển Kết mô TỔNG QUAN Mục tiêu thiết kế Thiết kế xe bám theo đường line cho sẵn sa bàn với tốc độ lớn  Đường line màu đen trắng  Bề rộng: 26mm  Bề mặt phẳng TỔNG QUAN Các sơ đồ nguyên lý sử dụng TỔNG QUAN Về cảm biến Hai loại cảm biến sử dụng đua trước gồm có: cảm biến quang dẫn camera Cảm biến quang dẫn Camera  Độ xác khơng cao  Độ xác cao  Công việc xử lý dễ dàng, tốc độ  Khối lượng xử lí nhiễu dẫn đến đáp ứng nhanh hạn chế tốc độ xe,  Giá thành tương đối rẻ bị nhiễu cường độ ánh sáng cao  Giá thành cao TỔNG QUAN Về cảm biến Thuật tốn xử lý để tìm vị trí tương đối tâm xe tâm đường line • Giải thuật so sánh Phương pháp so sánh [4] tín hiệu dựa vào trạng thái đóng ngắt cảm biến từ suy vi trị robot, tốc độ đáp ứng nhanh TỔNG QUAN Về cảm biến Thuật tốn xử lý để tìm vị trí tương đối tâm xe tâm đường line • Giải thuật nội suy Phương pháp nội suy giá trị đọc thực qua phép xấp xỉ để tìm vị trí đường line, tìm vị trí robot với độ xác cao TỔNG QUAN Giải thuật điều khiển Cấu trúc mạch điều khiển: hai phương pháp điều khiển tập trung điều khiển phân cấp - PP tập trung: vi điều khiển nhận đồng thời xử lí tính hiệu từ sensor, tín hiệu từ encoder, thực chương trình đồng thời truyền liệu cho việc điều khiển hai động - PP phân cấp: gồm master ba Slave để điều khiển mạch sensor, mạch lái động Vi điều khiển master dùng để thực chương trình Cịn Slave dùng với nhiệm vụ riêng biệt truyền cho master TỔNG QUAN Thông số đầu     Tốc độ tối đa: 1.5 m/s Bán kính cong tối thiểu: 𝑅𝑚𝑖𝑛 = 500 𝑚𝑚 Sai số dị line vị trí rẽ hướng đột ngột: 𝑒𝑚𝑎𝑥 = 100 𝑚𝑚 Sai số dò line vị trí đường thẳng cong: 𝑒𝑚𝑎𝑥 = 20 𝑚𝑚 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Sơ đồ nguyên lý Động Sử dụng động DC có gắn encoder THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Thiết kế cảm biến Khoảng cách từ cảm biến đến mạch đường: Sơ đồ mạch đo: Điều kiện kiểm tra thực tế: Nền test: trắng line đen Điện áp test: Vcc = 5V Dòng IF = 10mA Kết khảo sát thực tế THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Thiết kế cảm biến Khoảng cách từ tâm cảm biến Thực khảo sát thực tế với L=12,5mm Led1 Led2 Led3 Led1 Led2 Led3 Led1 Led2 Led3 Led1 Led2 Led3 24 24 25 24 24 161 24 36 2132 25 174 209 24 23 27 24 24 173 24 67 216 25 185 195 24 24 42 24 24 186 24 96 219 26 194 173 24 24 72 24 25 196 24 119 220 27 199 141 24 24 101 24 25 202 24 137 221 29 202 106 24 24 122 24 26 207 24 151 220 52 202 69 24 23 146 24 27 210 25 163 217 80 202 37 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Thiết kế cảm biến Khoảng cách từ tâm cảm biến Thực khảo sát thực tế với L=12,5mm Led1 Led2 Led3 Led1 Led2 Led3 107 200 27 190 126 24 127 197 25 197 99 24 142 192 25 200 70 24 153 184 24 202 39 23 160 174 24 201 28 24 168 162 24 200 26 24 179 147 24 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Thiết kế cảm biến Với số lượng cảm biến Với điều kiện cảm biến nằm line, robot dị line phải dùng sensor đặt dọc Nhóm chọn sensor Kết thực nghiệm với chiều cao h = 10mm, khoảng cách L = 12.5mm, số lượng sensor 7, với bề rộng line 26mm THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Thiết kế cảm biến Calip cảm biến Giá trị analog trả cảm biến khác cho dù điều kiện, cần phải calip cảm biến theo công thức sau: ymax − ymin yji = ymin + x − xmini xmaxi − xmini ji Trong đó: xmaxi, xmini giá trị lớn nhỏ cảm biến thứ i ứng với cảm biến nằm hoàn toàn đen trắng ymax, ymin giá trị lớn nhỏ mà ta mong muốn giá trị cảm biến trả nằm khoảng xij giá trị thứ j cảm biến thứ i yji giá trị thứ j cảm biến thứ i sau calib THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Thiết kế cảm biến Calip cảm biến Chọn ymax = 255, ymin = THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Mạch nguồn Thiết bị Số lượng Dòng Tổng cộng Động 0,6A 1,2A Cảm biến 0,01A 0,07A L298 2A 4A Pic18F4550 0,025A 0,025A Tổng 5,3A Chọn pin sạc 18650 Panasonic 3,7V 3700mA hai mạch giảm áp DC LM2596 để ổn áp 12V 5V THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Mạch nguồn Thơng só kỹ thuật: - Điện áp đầu vào:3-40VDC - Điện áp đầu ra:điểu chỉnh khoảng 1,5-35VDC - Dòng đáp ứng tối đa:3A - Hiệu suất:92% - Công suất:15W Mạch giảm áp DC LM2596 3A THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Sơ đồ mạch điện THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Sơ đồ mạch điện Sơ đồ mạch nguồn hệ thống GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN Chương trình Chương trình cho xe chạy MƠ HÌNH LẮP RÁP MƠ HÌNH THỰC TẾ VIDEOS VIDEO TEST CẢM BIẾN VIDEO MƠ PHỔNG LẮP RÁP VIDEO CHẠY THỰC NGHIỆM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Honeywell Infrared Sensors Line Guide [2] An Intelligent Line-Following Robot Project for Introductory Robot Courses [3] Mechatronics System Design through Project [4] Analysis of Line Sensor Configuration for the Advanced Line Follower Robot [5] http://thegioimoto.net/thu-thuat-ky-thuat-lai-va-om-cua-an-toan/