Thiết kế, mô phỏng được chuyển động của một robot dò line di chuyển bằng bánh xe theo các line đã được kẻ dán sẵn trên mặt đất. Robot có khả năng di chuyển với tốc độ mong muốn và mang một khối lượng tải cho phép để phục vụ nhu cầu thực tiễn
TỔNG QUAN
Sơ lược về robot dò line
Robot dò line là một loại robot có thể đi theo đường vẽ có sẵn hoặc các vật cản, bản đồ để robot có thể nhận biết và di chuyển nhằm mục đích đến vị trí để ra Robot dò line được ứng dụng rất nhiều và phổ biến trong các công xưởng, nhà máy với vai trò vận chuyển hàng hóa, vật liệu theo một lộ trình được thiết kế sẵn mà không yêu cầu sự tham gia của con người.
Hiện nay, có rất nhiều thiết kế cơ khí được thiết kế để cải thiện khả năng di chuyển của robot dò line như đáp ứng tốc độ, độ chính xác bám line, và các kiểu kết cấu phổ biến hiện nay như là : cấu trúc hai bánh, ba bánh, bốn bánh, bánh xích,
Mục tiêu
Thiết kế, mô phỏng được chuyển động của một robot dò line di chuyển bằng bánh xe theo các line đã được kẻ/ dán sẵn trên mặt đất Robot có khả năng di chuyển với tốc độ mong muốn và mang một khối lượng tải cho phép để phục vụ nhu cầu thực tiễn.
Tốc độ di chuyển của robot đạt được tối thiểu 0,2 m/s.
Khối lượng tải robot có thể mang là 10 kg.
Trên robot phải được thiết kế hệ thống cảm biến để có thể phát hiện ra vạch line có bề rộng 3 – 5 cm và có thể di chuyển theo line ổn định.
1.2.2 Sa bàn hệ thống line.
Trong phạm vi đồ án môn học, yêu cầu xe dò line có thể bám và di chuyển trên line theo sa bàn (Hình 1.1).
Hình 1.1: Sa bàn xe dò line.
Khi bắt đầu Robot được tại vị trí START (điểm A) và di chuyển theo thứ tự các điểm nút như sau :
Tìm hiểu về các mẫu Robot dò line trong công nghiệp
1.3.1 Xe tự hành chở hàng ACA-TR-300-01.
Hình 1.2 : Xe tự hành ACA Đây là dòng xe chở hàng của TRV đã được tối ưu hóa về kết cấu và kích thước giúp xe hoạt động bền bỉ
Xe được dẫn đường bằng từ tính có ưu điểm ổn định, giá thành thấp hơn các phương pháp khác Bộ khung được gia công tỉ mỉ, cứng vững từ vật liệu có cơ tính tốt và tuổi thọ cao.
Xe có thể đạt tốc độ tối đa 0,75 m/s và có thể mang hàng lên tới 300kg nên rất phù hợp sử dụng để vận chuyển vật tư, hàng hóa trong các nhà máy, xí nghiệp.
1.3.2 Xe vận chuyển hàng tự động STI-AGV.
Hình 1.3 : Robot tự hành AGV-STI.
STI là loại robot tự hành được cấu tạo từ các thiết bị được nhập khẩu từ Đức và Nhật Cảm biến Sick an toàn 360 độ kết hợp với hệ thống phát hiện vật cản AGV có khả năng kết nối với các hệ thống quản lý nhà máy, Kế hoạch sẽ được truyền xuống AGV thông qua các lệnh để thực hiện.
STI có thể mang khối lượng hàng tối đa lên tới 350kg và đạt tốc độ tối đa 0,6 m/s nên hoàn toàn có khả năng đảm bảo vấn đề chuyển hàng hóa trong các nhà kho, xí nghiệp.
1.3.3 Xe tự hành AGV SLAM BFQ960-500.
Hình 1.4 : Xe tự hành AGV SLAM BFQ960-500.
SLAM AGV sử dụng hệ dẫn động vi sai hai bánh hoặc bánh lái ổn định, và được áp dụng cho cảnh với những thay đổi môi trường nhỏ và điều kiện mặt đất tương đối tốt. Các đường viền trong môi trường được sử dụng để tham chiếu định vị và phương pháp tính toán phụ trợ mã hóa và định vị quét đầu laser được áp dụng Điều này làm cho độ chính xác định vị cao hơn, không có bất kỳ cơ sở hạ tầng nào (như gương phản xạ, đinh từ, v.v.).
SLAM có thể mang tải lên đến 500kg và tốc độ tối đa 1 m/s.Nó được thiết kế cho các ứng dụng vận chuyển pallet và là một trợ thủ đắc lực cho việc vận chuyển pallet lưu trữ.
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Cấu trúc cơ khí
Trong thực tế có rất nhiều cấu trúc xe dò line như xe hai bánh, ba bánh, bốn bánh, bánh xích, bánh omni, Nhưng phổ biến nhất vẫn là xe ba bánh và xe bốn bánh bởi nó có nhiều ưu điểm phù hợp với nhu cầu sử dụng của xe dò line.
Hình 2.1 : Cấu trúc khung xe ba bánh
Mô hình xe dò line ba bánh với một bánh bị động và hai bánh chủ động được dùng phổ biến bởi nó có ưu điểm di chuyển linh hoạt, có tính đồng phẳng cao, dễ dàng điều khiển hơn những cấu trúc cơ khí khác.
Hình 2.2 : Cấu trúc khung xe bốn bánh.
Mô hình xe dò line 4 bánh cũng là một trong những mô hình xe dò line phổ biến hiện nay Với cấu trúc bốn bánh tuy có một chút khó khăn trong vấn đề đồng phẳng của bốn bánh xe và khó điều khiển đối với xe có bốn bánh chủ động nhưng bù lại nó có khả năng cân bằng tốt, chịu được tải trọng lớn Đối với xe có bốn bánh chủ động
=> Đề xuất chọn một trong hai phương án : Xe dò line ba bánh với hai bánh chủ động và một bánh bị động.
Động cơ
Bảng 2.1: So sánh động cơ
DC Motor Encoder Step Motor Servo Motor Ưu điểm Dễ đều khiển, hoạt động ở tốc độ cao, momen xoắn cao, có tín hiệu trả về giúp điều khiển chính xác
Kiểm soát vị trí chính xác, xác định được hướng quay, dễ thiết lập và kiểm soát.
Tránh được hiện tượng trượt như động cơ DC Step, hoạt động ở tốc độ cao, momen xoắn cao, luân chuyển chính xác trong góc giới hạn, kiểm soát vị trí chính xác
Dòng khởi động lớn, độ vọt lố cao Động cơ dễ bị trượt bước gây sai lệch trong điều khiển.
Thiết lập bộ điều khiển phức tạp Cồng kềnh
Từ các ưu nhược điểm trên lựa chọn động cơ DC Motor có gắng Encoder Trên thực tế, các xe đua dò line như Pika, HFBS-2, CartisX04, Thunderstorm, Impact… đều sử dụng động cơ DC có gắn encoder làm cơ cấu chấp hành Đặc điểm của động cơ DC đa dạng về kích thước, momen, chủng loại driver, dễ dàng lắp đặt và điều khiển chính xác do có thể kết hợp thêm encoder và được ứng dụng thêm bộ điều khiển PID để có thể điều chỉnh tốc độ hoặc vị trí chính xác theo yêu cầu.
=> Đề xuất phương án : Chọn động cơ DC motor servo.
Cảm biến
Phần lớn các robot dò line hiện nay sử dụng các loại cảm biến quang để nhận biết vị trí tương đối của đường line so với xe, từ đó xử lí để đưa ra tín hiệu điều khiển Có hai phương pháp thường được sử dụng cho robot dò line là phương pháp sử dụng camera và các loại cảm biến quang dẫn. Đánh giá sơ lược về khả năng dò line tương ứng với giá thành thấp và trung bình thì cảm biến quang dẫn có ưu điểm hơn so với sử dụng camera.
=> Đề xuất phương án : Sử dụng cảm biến quang dẫn.
Vi điều khiển
Vi điều khiển phải có ưu điểm dễ sử dụng, phù hợp với dự án.
Tốc độ đáp ứng của vi điều khiển phải nhanh, dễ kiểm soát và có thể lập trình đồng thời. Ưu tiên giá thành thấp.
=> Đề xuất chọn vi điều khiển : Arduino.
Phương án thiết kế
Từ những đề xuất trên ta lựa chọn phương án thiết kế sau :
+ Sơ đồ nguyên lý : Xe dò line 3 bánh với 2 bánh chủ động và 1 bánh bị động. + Cảm biến : Sử dụng cảm biến quang dẫn ( TCRT500 ).
+ Động cơ : Động cơ DC có gắn Encoder ( đông cơ DC GA 25).
+ Vi điều khiển : Arduino ( Arduino Mega 2580).
THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Thiết kế bánh xe
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại bánh xe mini và tùy theo từng mục đích sử dụng mà chọn những loại bánh xe cho phù hợp Một số loại bánh xe và mục đích sử dụng :
Bánh xe kim loại 65mm
Hình 3.1 : Bánh xe kim loại
+ Chất liệu : bánh xe làm bằng kim loại có viền bằng lốp cao su.
+ Trục lắp đặt : tròn 6mm có ốc siết chặt.
+ Đường kính ngoài bánh xe : 65 mm.
Bánh xe được làm bằng kim loại có khả năng chịu lực tải tốtvà lực ma sát với mặt đường nhỏ giúp khi di chuyển vào các khúc cua dễ dàng hơn Giá thành sản phẩm mức trung bình
Bánh xe TT motor plastic
Hình 3.2 : Bánh xe TT motor plastic
+ Đường kính ngoài bánh xe : 65 mm.
Bánh xe có bề rộng lớn, vành bằng cao su giúp tăng độ ma sát để đảm bảo chống khả năng trơn trượt khi đi với tốc độ cao Do bằng nhựa nên bánh xe cũng chỉ chịu được tải vừa (2 – 3 kg) chứ không chịu được tải quá lớn Giá thành sản phẩm rẻ.
+ Chất liệu : Nhựa ABS, bánh xe cao su mềm, lỗ trục lục giác 6.1 mm.
+ Đường kính ngoài bánh xe : 48 mm.
Bánh xe làm từ nhựa kết hợp với các bánh nhỏ bằng cao su để cho độ ma sát cao chống trơn, trượt Và việc kết hợp như vậy giúp bánh xe này có khả năng di chuyển linh hoạt theo nhiều hướng như có thể giúp xe quay tại 1 vị trí Giá thành khá cao gấp
10 lần các loại bánh xe mini thông thường.
Bánh xe robot 1:10 SCX10 TRX-4
+ Chất liệu : Vành bánh làm bằng kim loại, vỏ bánh làm bằng cao su.
Bánh xe được làm với vành xe bằng sắt và vỏ bánh bằng cao su giúp tăng khả năng bám đường, chống trơn trượt và chịu tải tốt Giá thành cao.
Tiêu chí bánh chủ động Bánh kim loại
65mm Bánh TT Bánh mecanum Bánh SCX 10
Chi phí mua bánh xe 2 2 1 1
Bánh chủ động là bộ phận trực tiếp làm xe chuyển động Bánh xe phải có khả năng bám đường tốt, không trơn trượt, chịu tải ổn định, dễ dàng tháo lắp và thay thế
=> Chọn phương án bánh kim loại 65mm.
Bánh xe đa hướng mắt trâu
Hình 3.5 : Bánh xe đa hướng mắt trâu
+ Chất liệu : Vỏ thép, ổ bi sắt.
+ Chiều cao 20 mm, dài 50 mm.
Bánh xe đa hướng mắt trâu là loại bánh xe robot thường dùng để dẫn động, dẫn hướng cho xe robot Bên trong được gắn 1 ổ bi sắt, vỏ ngoài làm bằng thép rất cứng và tốt.
Bánh xe đa hướng tự lựa
Hình 3.6 : Bánh xe đa hướng tự lựa
Bánh xe đa hướng tự lựa là một loại bánh xe đế kim loại kết hợp với vòng bi và bánh nhựa có chức năng điều hướng, dẫn động tương tự bánh xe đa hướng mắt trâu. Thông số :
+ Chất liệu : Bánh xe nhựa, chân đế bằng kim loại.
+ Đường kính ngoài bánh xe : 30 mm.
Tiêu chí bánh bị động Bánh mắt trâu Bánh Tự lựa
Do nhu cầu bánh xe sử dụng trong phạm vi đồ án chỉ cần đạt tiêu chí chịu tải vừa ( tải 10 kg ) và có khả năng bám đường, chống trơn, trượt khi chạy trên line nên nhóm sẽ ưu tiên chọn loại bánh xe dẫn động là bánh xe kim loại 65mm và bánh xe bị động là bánh xe mắt trâu.
3.1.3 Một số bánh xe sử dụng trong robot AGV công nghiệp.
Bánh xe chủ động PU – Polyurethane
Hình 3.7 : Bánh xe chủ động PU. Đây là loại bánh xe chủ động thường dùng trong các loại Robot tự hành AGV, robot bám line trong công nghiệp Bánh xe được thiết kế với chất liệu nhựa PU, nhôm có khả năng chịu tải ( 100 – 200 kg ) và bảo vệ cao Bánh xe còn có đồ bện cao, khi hoạt động ít sinh ra tiếng ồn Thích hợp với hoạt động tự hành trong không gian hạn chế.
Bánh xe bị động xe tự hành AGV
Hình 3.8 : Bánh xe đa hướng bị động xe AGV.
Bánh xe bị động được sử dụng trong công nghiệp là loại bánh xe tự lựa có giảm xóc, dễ dàng tăng chỉnh khi cần thiết Sử dụng ổ bi xoay nhẹ nhàng, hạn chế tối đa tiêu hao lực, phản hồi nhanh khi có thay đổi xung từ động cơ Ngoài ra, sử dụng ổ bi có vòng cao su ngăn kín bụi và nước giúp tăng tuổi thọ Khoảng cách tâm xoay nhỏ giúp xe dễ lấy lại tâm khi quay đầu hoặc vào cua.
Lựa chọn cấu trúc cơ khí
3.2.1 Robot dò line với kết cấu 2 bánh dẫn động ở trung tâm và 2 bánh bị động trước và sau.
Hình 3.9 : Hình ảnh thực tế và sơ đồ nguyên lý xe dò line với 4 bánh dẫn động.
- Gầm thấp và 4 bánh lớn giúp tăng độ bám đường khi chạy.
- Linh hoạt, có độ ổn định cao khi vận hành, loại bỏ khả năng bị bốc đầu xe.
- Cấu trúc 4 bánh gây khó khăn khi thiết kế để 4 bánh xe đồng phẳng.
- Tốc độ bị ảnh hưởng do kết cấu khá nặng nề.
3.2.2 Robot dò line với kết cấu 2 bánh dẫn động và 2 bánh bị động.
Hình 3.10 : Hình ảnh thực tế và sơ đồ nguyên lý xe dò line với 2 bánh dẫn động và 2 bánh bị động.
- Với kết cấu 4 bánh sẽ giúp sẽ xe tăng độ bám đường và ổn định khi vào các khúc cua.
- Trong quá trình chế tạo sẽ bị khó khăn trong vấn đề làm cho 4 bánh xe đồng phẳng.
3.2.3 Robot dò line với kết cấu 2 bánh dẫn động phía sau và 1 bánh dẫn động phía trước.
Hình 3.11 : Hình ảnh thực tế và sơ đồ nguyên lý xe dò line với 2 bánh dẫn động sau và
- Khối lượng nhẹ, năng lượng sử dụng thấp.
- Kết cấu 3 bánh sẽ giúp 3 bánh nằm trên một mặt phẳng.
- Đòi hỏi tốc độ xử lý tín hiệu của cảm biến dò line phải nhanh.
- Khả năng bám đường khi vào khúc cua sẽ bị giảm so với xe 4 bánh.
3.2.4 Robot dò line với kết cấu 2 bánh dẫn động phía trước và 1 bánh dẫn động phía sau.
Hình 3.12 : Hình ảnh thực tế và sơ đồ nguyên lý xe dò line với 2 bánh dẫn động trước và 1 bánh bị động sau.
- Hạn chế bị bốc đầu xe khi tăng tốc đột ngột.
- Khối lượng nhẹ, năng lượng sử dụng thấp.
- Kết cấu 3 bánh sẽ giúp 3 bánh nằm trên một mặt phẳng.
- Xe dễ bị trượt khi vào khúc cua.
- Yêu cầu khả năng xử lý tín hiểu cảm biến dò line phải nhanh.
Bảng 1 : Bảng so sánh các phương án chuyển động.
Khả năng ôm cua (các khúc cua)
Diện tích không gian (lắp đặt các thiết bị khác)
Linh hoạt, ổn định (xét về mặt điều khiển từ động cơ)
=> Lựa chọn cấu trúc cơ khí : xe 3 bánh với 2 bánh chủ động và 1 bánh bị động.
Tính toán kích thước khung xe
Kích thước mặt đế phụ thuộc vào cách bố trí linh kiện và khoảng cách giữa bánh xe, cảm biến Với các thiết bị trên khung xe dự kiến bao gồm :
Bảng 1 : Các linh kiện trên khung xe và kích thước của chúng.
STT Thiết bị Số lượng Kích thước (mm)
Sau khi ước lượng được số thiết bị, vị trí thiết bị, nhóm quyết định thiết kế xe 2 tầng với kích thước tấm mica tầng 1 : 310 x 260 x 10 mm và kích thước tấm mica tầng
2 là 280 x 260 x 10 mm Tầng 1 chứa các linh kiện điều khiển và cách mặt đường 50 mm và tầng 2 chứa tải và cách tầng 1 một khoảng 35 mm.
3.3.2 Chiều cao trọng tâm. Để đảm bảo xe không bị lật khi chuyển hướng do tác dụng của lực ly tâm, ta cần đảm bảo chiều cao trọng tâm không vượt quá một giá trị nhất định, giá trị đó được tính như sau :
Hình 3.13 : Mô hình tính toán khi xe chuyển hướng.
+ T : Trọng tâm xe + C : tâm quay khi xe lật.
+ F ms : Lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường + F ¿: Lực ly tâm.
+ h : Chiều cao trọng tâm xe + P : Trọng lực.
+ b : Khoảng cách giữa 2 tâm bánh xe. Đặt bài toán khi xe vào khúc cua có bán kính lớn nhất là 500mm. Để xe vào cua không trượt :
+ μMg = 0,7 : hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường.
+ R = 500mm : bán kính cong tại khúc cua.
+ v c : vận tốc khi vào cua của xe.
Vậy v c ≤1,85 m/s để khi xe vào khúc cua không bị trượt. Để xe không lật khi vào cua :
Vậy để xe không bị lật khi vào cua thì bề khoảng cách giữa tâm của 2 bánh xe phải lớn hơn 70 mm.
Mô phỏng ứng suất và chuyển vị của xe khi đặt tải
3.4.1 Ứng suất của khung xe khi đặt tải.
Hình 3.14 : Ứng suất của khung xe khi đặt tải.
Khi đặt tải thì ứng suất tác dụng tại vị trí trụ thép nối giữa các tấm mica tầng 1 và tầng 2 là lớn nhất ( Khoảng 1,4×10 6 N/m 2 ) Phân bố ít nhất tại các vùng đầu và đuôi cả tấm mi ca tầng 1 và tầng 2 ( Khoảng 10 2 N/m 2 ).
3.4.2 Chuyển vị của khung xe khi đặt tải.
Hình 3.15 : Chuyển vị của khung xe khi đặt tải.
Khi đặt tải thì chuyển vị lớn nhất của xe tại vị trí trung tâm của hộp chứa tải( chuyển vị khoảng 3×10 −3 mm ) Chuyển vị ít nhất tại vị trí trung tâm ở đầu tấm mica của xe ( gần như không chuyển vị ).
Mô hình 3D của xe dò line
Hình 3.16 : Mô hình 3D xe dò line sử dụng solidwork.
THIẾT KẾ ĐIỆN
Sơ đồ khối hệ thống điện
Hình 4.1 : Sơ đồ khối hệ thống điện
Lựa chọn Driver động cơ
– Xác định yêu cầu và lựa chọn Driver: với 2 động cơ DC Servo GA25 đã chọn, driver điều khiển động cơ phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Điện áp và dòng ra của driver phải lớn hơn điện áp và dòng cực đại của động cơ (12VDC, 600mA).
Đáp ứng vận tốc của động cơ tuyến tính với tín hiệu điều khiển driver.
– Ưu tiên Driver có tích hợp 2 mạch cầu H.
– Ta có 2 driver thông dụng, đáp ứng đượclà driver L298N và TB6612 tích hợp 2 mạch cầu H cho 2 động cơ DC Servo.
Bảng 0.1: So sánh Driver TB6612 và L298
Driver TB6612 Driver L298 Ưu điểm – Thích hợp cho điều khiển động cơ Mini – Kích thước nhỏ gọn
– Thích hợp điều khiển cho cả động cơ Mini và động cơ lớn – Chịu được dòng lớn (2A cho mỗi cầu)
Nhược điểm – Chịu dòng yếu (1.2A cho mỗi cầu)
– Kích thước tương đối lớn
–Từ những yêu cầu trên, chọn Driver L298N cho động cơ GA25 Driver này có đặc điểm:
Tích hợp 2 mạch cầu H có khả năng điều khiển 2 động cơ.
Chịu được áp tối đa lên tới 30V, dòng tối ta cho mỗi cầu là 2A.
Tần số PWM có khả năng đáp ứng đáp ứng được lên tới 20kHz.
Điện áp nuôi và mức logic: 2,3 - 5 VDC.
Bảo vệ nhiệt, quá áp, chống dòng ngược.
– Driver L298N có các chân được kết nối với động cơ như sau:
Các chân 1, 2 của Output A và các chân 2, 3 của output B nối vào 2 cực của động cơ Kênh A nối với Motor 1, kênh B nối với Motor 2
Các chân EN A và EN B là các chân cấp xung từ vi điều khiển dung để điều chế xung PWM điều khiển tốc độ động cơ
Các chân INPUT 1, INPUT 2, INPUT 3, INPUT 4 dùng để đảo chiều động cơ
Hình 4.3 : Hướng dẫn sử dụng Driver L289N
Lựa chọn vi điều khiển
– Với mô hình phân cấp ta xác định những yêu cầu phù hợp để chọn vi điều khiển:
●Ưu tiên giá thành thấp.
●Lựa chọn vi điều khiển dễ làm mạch.
●Lựa chọn vi điều khiển có các thống số đủ đạt yêu cầu về tần số, RAM, ROM…
●Có chân ít nhất 6 kênh Analog để đọc cảm biến.
●Có ít nhất một kênh PWM để điều khiển động cơ.
●Có các giao tiếp thông dụng như: I2C, SPI, UART…
– Để lựa chọn vi điều khiển phù hợp ta phân tích đặc điểm của các loại vi điều khiển
Bảng 2: So sánh các Vi điều khiển thông dụng
8051 PIC AVR ARM Độ rộng bus
8-bit 8/16/32-bit 8/32-bit 32-bit và có cả
UART, USART, SPI, I2C, CAN Ethernet, PIC
UART, USART, SPI, I2C, ( Có 1 số AVR cóhỗtrợ
UART, USART,I2C, SPI, CAN,USB, Ethernet,…
PIC18fXX8, PIC16f88X, PIC32MXX
– Phương án lựa chọn: Ta chọn vi điều khiển Arduino Mega 2560
Dễ dàng làm mạch hơn so với các loại vi điều khiển khác.
Có các loại giao tiếp thông dụng như I2C, SPI, UART…
Có 15 kênh PWM với độ phân giải là 10 bit.
Tần số thạch anh nội là 16MHz đáp ứng tương đối khả năng xử ý.
Nguồn điện
Bảng 4.2 Công suất điện cần cung cấp cho các thiết bị
Thiết bị Số lượng Dòng điện Điện áp Tổng cộng Động cơ 2 600mA 12V 1200 mA – 12V
142,2Ma – 5V – Vậy nguồn điện cung cấp cần có công suất tối thiểu:
Lựa chọn pin
– Ta đưa ra phương án là có 2 nguồn từ với 2 nhiệm vụ là 1 nguồn dành cho động cơ và 1 nguồn dành cho mạch điều khiển Phương án 2 nguồn là 1 nguồn lớn hơn 12V và 5V để có thể điều chỉnh áp Ta đưa ra lựa chọn là loại Pin 18650
– Các thông số kỹ thuật của Pin18650:
Điện trở trong của pin:45,6 mΩ
Số lần xả: 1000 chu kỳ trở lên.
Tiêu chuẩn điện áp: điện áp chuẩn 3,6 – 3,7 V, điện áp 4,2V sau khi sạc đầy điện, 2,75V sau khi xả.
Lựa chọn mạch giảm áp
– Do yêu cầu về nguồn đến từ các thiết bị gồm 3 loại nguồn là: 3,3V; 5V; 12V. Nên ta cần 3 mạch giảm áp là các module sau:
– 2 module LM2596 để giảm áp từ 16,8V 12V và 8,4 5V Với các thông số kỹ thuật sau:
Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được từ 1,5 – 30V.
Hình 4.6 : Module giảm áp LM2596
– 1 module AMS1117 dùng để cấp điện áp 3,3VDC Module ASM1117 được chọn vì kích thước nhỏ gọn ít chiếm không gian lắp ráp và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật:
Điện áp ra: 3,3VDC; 800mA
Hình 4.7 : Module giảm áp ASM1117
Sơ đồ nối dây được trình bày các chân nối bằng ký hiệu trên từng khối chức năng.
Hình 4.8 Sơ đồ nối dây khối nguồn
Hình 4.9 Sơ đồ nối dây mạch điều khiển động cơ
Hình 4.10 Sơ đồ nối dây động cơ và encoder
Hình 4.11 Sơ đồ nối dây mạch cảm biến
Hình 4.12 Sơ đồ nối dây vi điều khiển
THIẾT KẾ CẢM BIẾN
Lựa chọn cảm biến
–Dựa vào phương án thiết kế, ta thấy đường line được sử dụng với hai màu trắng và đen Nên ta sử dụng phototransistor kết hợp với LED hồng ngoại để nhận biết Cảm biến được chọn phải thỏa những điều kiện sau:
Thời gian đáp ứng của cảm biến: 𝑡 < 0.005𝑠
Sai số của hệ cảm biến: 𝑒 < 10𝑚𝑚
→ Ta chọn cảm biến TCRT5000.
Hình 5.1 : Cảm biến TCRT5000 Bảng 0.2: Thông số kĩ thuật của phototransistor TCRT5000
60mA Điện áp hoạt động 5 V Điện áp VF 1.25V
Khoảng cách hoạt động tốt nhất 2,5 mm
Phạm vi hoạt động 0,2− 15 mm
Xử lí tín hiệu cảm biến
Hình 5.2 : Đọc tín hiệu Digital của cảm biến TCRT5000
– Mô-đun chỉ sử dụng một trong hai bộ so sánh của IC so sánh LM393 Đầu ra của LM393 được đánh số 1 và đầu vào 2 và 3
– Trên sơ đồ, thấy rằng nếu VCC và GND được kết nối, mạch trên điện trở R1 (1kΩ) và LED L1 sẽ đóng lại Do đó, LED L1 dùng để xác định mô-đun đang hoạt động Tụ C1 dùng để ổn định điện áp hoạt động và sẽ không cần thiết nếu bạn sử dụng nguồn điện ổn định như bảng vi điều khiển Arduino, với bộ điều chỉnh điện áp 3.3V hoặc 5V
– Biến trở (10kΩ) hoạt động giống như một bộ chia điện áp có thể điều chỉnh và đầu ra của biến trở là điện áp tham chiếu của bộ so sánh (2).
– Điện áp đầu vào của IC so sánh LM393 (3) là đầu ra của bộ chia điện áp cũng là đầu ra tương tự (A) của TCRT5000 Bộ phân áp này được tạo ra bởi điện trở R3 (10kΩ) và Led thu của TCRT5000 Tụ điện C2 ổn định phần dưới của bộ phân áp trên cực thu
– Led phát hồng ngoại được bảo vệ bằng điện trở R4 (150Ω) chống lại điện áp quá cao sẽ bắt đầu phát ra tia hồng ngoại.
– Mô-đun IR TCRT5000 phát hiện chướng ngại vật phía trước: Digital là 1
– Mô-đun cảm biến IR TCRT5000 không phát hiện gì: Digital là 0
– Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là:
Phải đặt thanh cảm biến sát đường line để đọc tín hiệu hiệu quả
Tín hiệu truyền về không ổn định.
–Vì vậy, nhóm quyết định thực hiện chuyển sang phương án 2: Đọc tín hiệu Analog bằng cảm biến TCRC 5000. b Đọc tín hiệu Analog
Hình 5.3 : Đọc tín hiệu Analog của cảm biến TCRT5000
– Để sử dụng cảm biến ở một cấu hình tối thiểu, cần có hai điện trở giới hạn dòng, một cho bộ phát IR và một cho bộ thu IR.
– Dòng điện không đổi tối đa qua đèn LED phát hồng ngoại là 60mA, có điện áp từ 1,2V đến 1,4V Một điện trở 100 Ohm được sử dụng để giới hạn dòng điện đến 25mA qua bộ phát với điện áp hoạt động là 5V Dòng điện cực đại qua phototransistor thu là 100mA Sử dụng một điện trở 4,7K để giới hạn dòng điện ở khoảng 1mA
– Đọc tín hiệu tương tự: giá trị nhận được từ 0 đến 1024
– Mô-đun cảm biến IR TCRT5000 phát hiện chướng ngại vật phía trước
Giá trị Analog nhỏ hơn 50
– Mô-đun cảm biến IR TCRT5000 không phát hiện gì
Giá trị Analog khoảng 900 ở trên.
Tính toán giá trị các điện trở
Hình 5.4 : Sơ đồ nguyên lý mạch nhận giá trị analog từ cảm biến
VF là điện áp giữa A và C được sử dụng để bật LED phát, dựa vào bảng thông số kĩ thuật ở mục 1 ta có V F =1,25 V và I F L
→ h+0.7>4.4mm hay h>3.7 mm Cảm biến có độ phân giải tốt nhất trong khoảng 2-10cm
Qua phân tích và tham khảo thí nghiệm của các nhóm trước ta chọn h = 5mm.
Xác định cách đặt cảm biến
–Ta có hai cách đặt cảm biến: nằm ngang (position 1) và nằm dọc (position 2).
Hình 5.8 : Ảnh hưởng của việc đặt cảm biến lên switching distance
Dựa vào đồ thị hình 5.8 ta thấy rằng switching distance của position 1 (đặt theo chiều ngang) luôn nhỏ hơn switching distance của position 2 (đặt theo chiều dọc) Khi đi từ nền trắng sang nền đen thì khả năng nhận biết của cảm biến phụ thuộc vào switching distance, switching distance càng nhỏ thì khả năng nhận biết đường line của cảm biến càng tốt
Vậy cảm biến được chọn đặt nằm ngang (position 1).
Khoảng cách giữa 2 cảm biến
Phạm vi hoạt động của 2 led không chồng lên nhau
–Để cảm biến hoạt động tốt thì các led phải tách biệt nhau, các led không được giao thoa với nhau, vì sẽ gây nên sai số khi hoạt động Phạm vi quét của 2 led liền kề được mô tả lại như sau:
Hình 5.9 : Vùng cảm biến chồng nhau
Khoảng cách giữa 2 led phát và thu liền kề phải đảm bảo: l 1 ≥ htan16°+htan30°=8.64mm
Khoảng cách giũa hai led trong một cảm biến là 5𝑚𝑚 Do đó khoảng cách tối thiểu giữa hai cảm biến sẽ là: d ≥l 1 +5.64
Ngoài ra khi hoạt động sẽ có trường hợp cảm biến nằm trong vùng bất định thì giá trị analog của cảm biến đưa về sẽ như nhau Do đó sẽ không xác định được chính xác vị trí cảm biến so với tâm đường line Vùng bất định của cảm biến được mô tả lại như sau:
Hình 5.10 : Vùng bất định của cảm biến
Trên Hình 5.8 ta thấy khi cảm biến dịch chuyển sang phải một đoạn 26-d thì luôn có 2 led nằm trong đường line, và do đó tín hiệu analog đo được sẽ như nhau, tương tự khi cảm biến di chuyển sang trái đoạn 2d-26 thì chỉ có 1 led nằm trong đường line Ta phải chọn giá trị của d sao cho các khoảng cách này là nhỏ nhất. e=min (max(2d−26,26−d))
Lựa chọn số lượng và cách bố trí cảm biến
–Ta nhận thấy khi sử dụng giải thuật xấp xỉ bậc 2 thì cần ít 3 cặp cảm biến để nhận dạng được tâm đường line Vì thế giả sử khi tâm đường line trùng với tâm nội suy từ cảm biến thì cần 3 cặp cảm biến, đồng thời khi xe lệch về bên trái/phải ta cần thêm 1 cặp cảm biến ở mỗi bên để nhận dạng được phía lệch của xe Ta có 2 phương án là sử dụng 5 cảm biến hoặc 7 cảm biến cho xe
Số lượng 5 cảm biến 7 cảm biến Ưu điểm – Bắt được line tốt hơn do có 1 cảm biến ở tâm line (so với số cảm biến chẵn).
– Giảm chi phí (so với 7).
– Hạn chế nhiễu (so với 7)
– Bắt được line tốt hơn do có 1 cảm biến ở tâm line (so với số cảm biến chẵn)
– Giữ được vận tốc cao khi vào cua và khi giao nhau giữa các line (so với 5) do bắt line giao nhau sớm Bám line tốt hơn
– Vào cua bám line không tốt, xe trượt xa so với đường line (so với 7)
Hình 5.11 : Sơ đồ bố trí 5 cảm biến
Hình 5.12 : Sơ đồ bố trí 7 cảm biến
Hình 5.13 : Sơ đồ nguyên lí cảm biến
–Vậy, thanh cảm biến được bố trí như hình 5.13
Chiều cao của cảm biến so với đường line là: 5 (mm)
Khoảng cách giữa 2 cảm biến là: 17 mm
Số lượng cảm biến bố trí: 7
Hiệu chỉnh Calibration
Trong cùng điều kiện làm việc tín hiệu analog mỗi cảm biến không giống nhau, nên ta cần phải hiệu chỉnh để các cảm biến có chung giá trị đọc về.
Có 2 cách thường được dùng để hiệu chỉnh cảm biến là tính toán tìm hệ số để thay đổi giá trị mỗi cảm biến khi đọc về (chỉnh sửa code lệnh) hoặc sử dụng biến trở trên mạch để hiệu chỉnh mỗi cảm biến Ở đây chọn cách sử dụng phần mềm, với phương trình calib cảm biến y j0 =y min + y max −y min x max, i −x min, i ( x j ,i −x min,i ) Trong đó:
x min, i và x max, i là giá trị nhỏ nhất và lớn nhất đọc được từ cảm biến thứ i
y max và y min là giá trị lớn nhất và nhỏ nhất mà ta mong muốn cho tất cả cảm biến
x j , i là giá trị đọc được lần thứ j của cảm biến thứ i
y j0 giá trị sau khi điều chỉnh x j , i
Từ giá trị thực nghiệm của các nhóm trước đã thu được công thức calib cho7 cảm biến
Xác định vị trí tâm đường line
– Sử dụng giải thuật vị trí trung bình (Weighted Average)
– Các cảm biến x 0, x 1, x 2, x 3, x 4, x 5 , x 6 ứng với vị trí toạ độ k i =-3, -2, -1, 0, 1, 2,
3 Sử dụng giải thuật xấp xỉ trung bình, dùng 3 cảm biến có giá trị cao nhất, ta có công thức xác định vị trí tâm đường line: e=y a k a +y b k b +y c k c y a +y b +y c
y a , y b , y c : là giá trị của 3 cảm biến cao nhất trong 7 cảm biến
k a , k b , k c : là toạ độ tương ứng của các cảm biến
MÔ HÌNH HÓA
Phân tích động học
Mô hình động học của robot được biểu diễn như hình.
Hình 6.1: Mô hình động học của robot
• Hệ tọa độ toàn cục (x, y, z).
• Hệ tọa độ của xe ( x M , y M , z M ¿.
• M: là trọng tâm của xe và nằm giữa hai bánh xe.
• 𝑣 (m/s): vận tốc dài của tâm xe, dọc theo trục x '
• 𝜔 (rad/s): vận tốc góc của tâm xe, quay xung quanh trục z '
• ωR R , ωR L (rad/s): lần lượt là vận tốc góc bánh phải và bánh trái của xe.
• 𝐿(m): khoảng cách giữa hai bánh xe
Phương trình động học tại điểm M:
Xét vị trí của điểm M:
Phương trình động học của xe:
Ta có hệ phương trình: { v v L R =ωR =ωR L R R R
Kiểm tra phương trình động học trên Matlab
Vận tốc gốc của hai bánh xe bằng nhau ( ωR R =ωR L ¿.
Hình 6.2 : Đồ thị trường hợp ωR R =ωR L
Xe chuyển động thẳng đều
Vận tốc gốc của hai bánh xe bằng nhau ( ωR R 0¿.
Hình 6.3 : Đồ thị trường hợp ωR R 0.
Vận tốc gốc bánh phải dương, vận tốc góc bánh trái bằng không ( ωR R >0,ωR L =0¿.
Hình 6.4 : Đồ thị trường hợp ωR R >0,ωR L =0.
Xe quay ngược chiều kim đồng hồ với bán kính cong bằng L
Vận tốc gốc bánh phải bằng không, vận tốc góc bánh trái dương ( ωR R =0,ωR L >0¿.
Hình 6.5 : Đồ thị trường hợp ωR R =0,ωR L >0.
Xe quay cùng chiều kim đồng hồ với bán kính cong bằng L
Vận tốc gốc bánh phải dương, vận tốc góc bánh trái gấp hai lần bánh phải ( ωR R >0,ωR L =2ωR R ¿.
Hình 6.6 : Đồ thị trường hợp ωR R >0,ωR L =2ωR R
Xe chuyển động vòng cung ngược chiều kim đồng hồ.
Tính toán các thông số chuyển động
Sa bàn hệ thống line
Hình 6.7 : Sa bàn di chuyển của robot
Khi bắt đầu, robot được đặt tại vị trí START (điểm A), sau đó robot chạy theo thứ tự đi qua các điểm nút quy định lần lượt như sau:
Gọi S (mm): Tổng quãng đường xe đi được.
Theo Hình 6.7, ta có tổng quãng đường của xe đi là:
Khi xe chạy đều với vận tốc v=0.25 m/ s , thời gian xe chạy trên quãng đường (không xét thời gian đổi hướng tại các điểm). t 1 =S v.614
Thời gian đổi hướng tại các điểm t 2 =t B +t D +t F +t G +t A =1,0472+1,0472+1,0472+1,0472+3,1416=7,3304(s)(2)
Từ (1 ) và (2), tổng thời gian xe đi hết quãng đường (sa hình) t=t 1 +t 2 B,456+7,3304I, 7864≈50(s)
Vận tốc góc tại các đoạn cong: ωR=v
Mô phỏng kết quả trên Matlab
Đồ thị thể hiện vận tốc dài, vận tốc góc của xe theo thời gian.
Hình 6.8 : Đồ thị thể hiện vận tốc dài, vận tốc góc của xe theo thời gian. Đồ thị thể hiện vận tốc góc của 2 bánh xe theo thời gian
Hình: Đồ thị thể hiện vận tốc góc của 2 bánh xe theo thời gian. Đồ thị thể hiện tọa độ x, y, phi theo thời gian
Hình 6.9 : Đồ thị thể hiện tọa độ x, y, phi theo thời gian.
Xác định giá trị sai số
Hình 6.10 : Mô hình động học của robot
• R: Điểm tham chiếu của robot.
• e 1: chệnh lệch giữa điểm dò đường C và điểm tham chiếu R theo phương x.
• e 2: chệnh lệch giữa điểm dò đường C và điểm tham chiếu R theo phương y.
• e 3: chệnh lệch giữa điểm dò đường C và điểm tham chiếu R theo góc quay.
Phương trình động học tại điểm tracking C:
Phương trình động học của điểm tham chiếu R:
Với v R là vận tốc mong muốn của xe.
Bộ điều khiển được thiết kế sẽ dựa vào sự chênh lệch giữa điểm dò đường C và điểm tham chiếu R.
+ e 1: chệnh lệch giữa điểm dò đường C và điểm tham chiếu R theo phương x. + e 2: chệnh lệch giữa điểm dò đường C và điểm tham chiếu R theo phương y. +e 3 : chệnh lệch giữa điểm dò đường C và điểm tham chiếu R theo góc quay.
{ x y R R − − x y C C =e =e φ 1 1 R sin cos −φ= ( ( φ φ )−e )+ e 3 e 2 2 sin cos( ( φ) φ) ⇒ [ x y φ R R R −x − −φ y C C ] = [ cos( sin 0 ( φ) φ) −sin cos 0 (φ (φ) ) 0 0 1 ] [ e e e 1 2 3 ]
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
Tìm hàm truyền
Với động cơ đã chọn là GM 25 có số vòng quay là 130 rpm.
Tốc độ cao nhất của động cơ là 2,22 vòng/s.
=> Tần số cao nhất là : 𝑓M = 2,22 𝐻𝑧 và 𝑇M = 20 9 s
Theo tiêu chuẩn Nyquist ta có :
=> Chọn chu kỳ lấy mẫu 𝑇𝑠 = 0,02𝑠.
Trong đó : N là số mẫu cần lấy và M > 0.
Với N = 45 thì M = 2, vậy ta xác định được số lần lấy mẫu là 45 lần.
7.1.1 Hàm truyền động cơ phải. a Quan hệ giữa Duty Cycle ( chu kỳ xung) và vận tốc động cơ phải
Cấp xung PWM từ 2 => 90% với bước nhảy 2% và đo được vân tốc động cơ tương ứng ta được bảng sau:
PWM (%) RPM động cơ đo được
PWM (%) RPM động cơ đo được
PWM (%) RPM động cơ đo được
Sử dụng Matlab để vẽ đồ thị mối quan hệ giữa %PWM và Vận tốc động cơ phải
Hình 7.1 : Mối quan hệ giữa duty cycle và vận tốc động cơ phải.
=> Đồ thị có dạng tương đối với một phương trình tuyến tính. b Hàm truyền động cơ phải
Sử dụng công cụ System Identification của matlab với Thông số Input là % Pwm và Ouput là vận tốc động cơ phải (rpm) ta có hàm truyền sau :
Hình 7.2 : Hàm truyền động cơ phải.
Hình 7.3 : Đồ thị đáp ứng của động cơ phải.
Hình 7.4 : Đồ thị so sánh tốc độ động cơ giữa giá trị đo được và hàm truyền.
=> Dựa vào kết quả so sánh nhận thấy hàm truyền đáp ứng tương đối tốt với độ chính xác đạt 93,46% so với kết quả thực tế đo được.
7.1.2 Hàm truyền động cơ trái. a Quan hệ giữa Duty Cycle ( chu kỳ xung) và vận tốc động cơ trái
Cấp xung PWM từ 2 => 90% với bước nhảy 2% và đo được vân tốc động cơ tương ứng ta được bảng sau:
PWM (%) RPM động cơ đo được
PWM (%) RPM động cơ đo được
PWM (%) RPM động cơ đo được
Sử dụng Matlab để vẽ đồ thị mối quan hệ giữa %PWM và Vận tốc động cơ trái
Hình 7.5 : Mối quan hệ giữa duty cycle và vận tốc động cơ trái.
=> Đồ thị có dạng tương đối với một phương trình tuyến tính. b Hàm truyền động cơ trái
Sử dụng công cụ System Identification của matlab với Thông số Input là % Pwm và Ouput là vận tốc động cơ trái (rpm) ta có hàm truyền sau :
Hình 7.6 : Hàm truyền động cơ trái.
Hình 7.7 : Đồ thị đáp ứng của động cơ trái.
Hình 7.8 : Đồ thị so sánh tốc độ động cơ giữa giá trị đo được và hàm truyền.
=> Dựa vào kết quả so sánh nhận thấy hàm truyền đáp ứng tương đối tốt với độ chính xác đạt 93,3% so với kết quả thực tế đo được.
Thiết kế bộ điều khiển PID
Từ hàm truyền động cơ đã tìm được, ta tiến hành thiết kế bộ điều khiển PID để điều khiển động cơ với các tiêu chí đặt ra như sau :
Sử dụng matlab để tune PID bằng cách thử sai thay đổi hệ số PID để tìm ra giá trị
𝐾𝑝 𝐾𝑖 𝐾𝑑 thỏa mãn mong muốn của đặt ra, ta tìm được các hệ số đối với động cơ là:
Hình 7.9 : Đồ thị đáp ứng của động cơ phải.
Hình 7.10 : Bộ thông số PID cho động cơ phải tìm được.
Hình 7.11 : So sánh đáp ứng động cơ phải khi có PID và không có PID.
Sử dụng matlab để tune PID bằng cách thử sai thay đổi hệ số PID để tìm ra giá trị
𝐾𝑝 𝐾𝑖 𝐾𝑑 thỏa mãn mong muốn của đặt ra, ta tìm được các hệ số đối với động cơ là:
Hình 7.12 : Đồ thị đáp ứng của động cơ trái.
Hình 7.13 : Bộ thông số PID cho động cơ trái tìm được.
Hình 7.14 : So sánh đáp ứng động cơ trái khi có PID và không có PID.
GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN XE
Sơ đồ khối của bộ điều khiển
– Robot dò line sử dụng giải thuật điều khiển tập trung để điều khiển các chức năng riêng biệt Trong đó vi điều khiển (MCU) Arduino Mega2560 đảm nhiệm tất cả nhiệm vụ gồm có:
Đọc và xử lí tín hiệu sensor
Điều khiển 2 động cơ thông qua driver và encoder
– Sau khi tín hiệu trả về từ sensor dưới dạng số sẽ được vi điều khiển xử lý đưa ra sai số e2, lập trình để đưa ra vận tốc động cơ trái và động cơ phải Vận tốc động cơ trái và phải sẽ được vi điều khiển (MCU) xử lý và truyền tín hiệu điều khiển dưới dạng xung PWM cho driver tương ứng Vi điều khiển (MCU) nhận xung encoder trả về và áp dụng giải thuật PID để đảm bảo vận tốc xe đáp ứng được giá trị đã được tính toán.
Hình 8.1 : Sơ đồ khối bộ điều khiển
Thành lập luật điều khiển
Hình 8.2 : Sai số e 2 Đối với bài toán tracking của robot bám line, bộ điều khiển giúp robot có thể bám theo quỹ đạo cho trước với sai số theo phương vuông góc xe e 2 Ở đây, nhóm chọn bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative).
Tín hiệu đầu vào (Input) của bộ điều khiển sai số e 2 giữa tâm thanh cảm biến với giao tuyến giữa đường và thanh cảm biến, tín hiệu đầu ra (Output) sẽ là chênh lệch vận tốc giữa 2 bánh xe.
Giải thuật tính toán PID hay còn gọi là bộ điều khiển ba khâu, bao gồm: Propotional (tỉ lệ), Integral (tích phân) và Derivative (đạo hàm) Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, giá trị tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ và giá trị vi phân xác định tác động của tốc độ biến đổi sai số Tổng chập của ba tác động này dùng để điều chỉnh quá trình thông qua một phần tử điều khiển Nhờ vậy, những giá trị này có thể làm sáng tỏ về quan hệ thời gian: P phụ thuộc vào sai số hiện tại, I phụ thuộc vào tích lũy các sai số quá khứ và D dự đoán các sai số tương lai, dựa vào tốc độ thay đổi hiện tại.
Biểu thức giải thuật PID là : u(t)=K p e(t)+K i ∫
Trong đó : u(t) : tín hiệu ra của bộ điều khiển. e(t)=r(t)−y(t): sai số giữa tín hiệu mong muốn r(t) và tín hiệu ra của hệ thống y(t).
Ta sử dụng công thức xấp xỉ tích phân lùi và vi phân lùi với chu kỳ lấy mẫu T
Te(kT) de(t) dt ≈e(kT)−e(kT−T)
Khi đó công thức (1) trở thành : u(kT)=K p e(kT)+K i T ∑ k=0 n e(kT)+K d e(kT)−e(kT−T)
Trong đó : u(kT), e(kT):Tín hiệu điều khiển và tín hiệu sai số ở dạng dời rạc với thời gian lấy mẫu là T.
Vận tốc của hai bánh sẽ phụ thuộc vào hai tham số là giá trị điểu khiển của của bộ điều khiển và vận tốc tối đa mà động cơ có thể chạy Giả sử, vận tốc yêu cầu của xe là V ref thì vận tốc của hai bánh xe sẽ được tính như sau:
V MotorL (kT)=V ref −u(kT) Điều kiện:
Giải thuật điều khiển
Hình 8.3 : Sa bàn dò line
– Trong quá trình di chuyển sẽ có các trạng thái sau
Trạng thái 1: trên đoạn đường cong AB
Trạng thái 2: xe gặp điểm giao C lần 1
Trạng thái 3: xe gặp điểm giao E lần 1
Trạng thái 4: xe gặp điểm giao C lần 2
Trạng thái 5: xe gặp điểm giao A
Trạng thái 6: xe gặp điểm giao C lần 3
– Ở mỗi khoảng chạy ta sẽ chạy từng tác vụ riêng lẻ với các vận tốc khác nhau.
Lưu đồ giải thuật
Hình 8.5 : Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển chính
Hình 8.5 : Lưu đồ giải thuật chương trình đọc cảm biến
Hình 8.6 : Lưu đồ giải thuật chương trình xe bám line
Hình 8.7 : Lưu đồ giải thuật chương trình PID điều khiển tốc độ 2 động cơ
Cách nhận biết chỗ line giao nhau
Gọi y là tổng tất cả giá trị trả về của các cảm biến Vì mục tiêu các đoạn đường chạy với vận tốc khác nhau nên ta dùng số xung encoder bánh trái để xác định khoảng chạy giữa các điểm cắt Vì xe sẽ bị trượt xung trong quá trình di chuyển nên qua quá trình thực nghiệm nhóm chọn các khoảng xung để thay đổi tốc độ giữa các tác vụ Các giá trị xung này được trình bày trong bản vẽ giải thuật.