Xe dò Line Đồ án Cơ điện tử. Bao gồm tổng quan, phương án, thiết kế các phần cơ khí, điện, bộ điều khiển, lập trình. Thiết kế chi tiết bộ điều khiển chung và bộ điều khiển PID. Báo cáo điểm 9 đại học bách khoa TPHCM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MOBILE PLATFORM BÁM LINE CHO TRƯỚC Nhóm sinh viên thực hiện: STT Họ tên Nguyễn Văn Hoàng Lê Văn Quang Tạ Thành Quấn Phạm Hoàng Sơn Lê Minh Tâm TP Hồ Chí Minh, 2016 MSSV 21201229 21202928 21202991 21203181 21203255 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Nguyễn văn Hoàng Sinh viên thực hiện: Người hướng dẫn: Ngày bắt đầu: MSSV: 21201229 Lê Văn Quang 21202928 Tạ Thành Quấn 21202991 Phạm Hoàng Sơn 21203181 Lê Minh Tâm 21203255 Nguyễn Tấn Tiến 12/01/2016 Ký Tên: Ngày kết thúc: 03/05/2016 Ngày bảo vệ: Đề Tài THIẾT KẾ MOBILE PLATFORM BÁM LINE CHO TRƯỚC Phương án số: 03 Thiết kế mobile platform di chuyển bám line cho trước với yêu cầu sau: (1) Vận tốc lớn cho phép (2) Bán kính cong nhỏ line (3) Sai số cho phép 9,7 mm MỤC LỤC Mục Lục .i Chương 1: tổng quan 1.1 Mục tiêu đồ án môn học 1.2 Tìm hiểu kết cấu khí xe đua 1.3 Đặt đề Chương 2: lựa chọn phương án 2.1 Phương án khí .9 2.1.1 Lựa chọn kết cấu 2.1.2 Lựa chọn bánh xe .9 2.2 Phương án điện 2.2.1 Lựa chọn động .9 2.2.2 Lựa chọn nguồn cảm biến 2.3 Phương án điều khiển 10 Chương 3: thiết kế 12 3.1 Phần khí 12 3.1.1 Chọn bánh xe chủ động 12 3.1.2 Tính tốn chọn động 12 3.1.3 Thiết kế khung robot 14 3.2 Phần điện 15 3.2.1 Lựa chọn Driver .15 3.2.2 Thiết kế điều khiển PID cho động 17 3.2.3 Lựa chọn cảm biến 19 3.2.4 Lựa chọn nguồn 23 3.2.5 Sơ đồ khối chung hệ thống điện 24 3.3 Phần máy tính 25 3.3.1 Lựa chọn vi điều khiển .25 3.3.2 Chọn điều khiển 25 3.3.3 Sơ đồ giải thuật 26 3.4 Phần công nghệ thông tin 27 3.4.1 Thiết lập phương trình động học cho robot 27 3.4.2 Mô Matlab 30 3.4.3 Nhận xét kết mô 36 3.5 Kết thực nghiệm .37 tài liệu tham khảo 39 i ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu đồ án môn học Thiết kế chế tạo mobile platform thực nhiệm vụ đua theo sa bàn cho trước (Hình 1.1) có đặc tính sau: - Màu sắc đường line: đen - Màu nền: trắng - Bề rộng đường line: 26mm - Bề mặt địa hình di chuyển: phẳng F B E C A END START D G 1500 3000 Hình 1.1: Sa bàn di chuyển robot Khi bắt đầu, robot đặt vị trí START (điểm A), sau robot chạy theo thứ tự qua điểm nút quy định sau: (START) A → B → C → D → E → F → C → G → A → C → E (END) 1.2 Tìm hiểu kết cấu khí xe đua Hiện nay, xe đua mơ hình điều khiển từ xa thường có sơ đồ nguyên lý Hình 1.2 Những sản phẩm làm theo kết cấu gồm: Traxxas Rally TQi2, ECX Amp DB, WL Toys Wave Runner Super Sport, HPI Racing Trophy Flux, Carrera Electric Blue Scorpion,… Với kết cấu khí trên, bánh bánh chủ động truyền động 01 động qua 02 vi sai Đồng thời xe bánh nối với thân xe cấu khâu lề gắn thêm phận giảm chấn Những yếu tố giúp xe bám địa hình tốt qua đoạn đường cong với tốc độ nhanh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến w1 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý xe đua mơ hình Chính đặc điểm nêu nên xe có kết cấu phức tạp ta xem xét tới kết cấu đơn giản Cũng với bánh chủ động, dẫn động động riêng biệt kết cấu fireball, DG012 – ATV, DF robot với sơ đồ nguyên lý hình bên (Hình 1.3) w1 w2 w3 w4 a) b) Hình 1.3 Robot sử dụng bánh chủ động a) Sơ đồ nguyên lý b) robot DG012 – ATV Ta thấy kết cấu đơn giản xét riêng phần khí loại xe phù hợp với ứng dụng có vận tốc di chuyển chậm, với bánh dẫn động động riêng biệt việc tạo tâm quay tức thời khó, ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến dẫn đến tượng trượt đua với tốc độ cao Để khắc phục nhược điểm cần có điều khiển phức tạp Khắc phục tượng trượt đua với vận tốc cao sử dụng bánh chủ động gắn động độc lập để thực đồng thời nhiệm vụ tạo mô men cho xe, vừa thực việc thay đổi hướng chuyển động cho xe Với loại xe có tỉ lệ kích thước chiều dài/rộng lớn việc bố trí cảm biến phía trước Silvestre line following robot, Lab 24 Line Tracking Robot cần tới bánh tự lựa đặt phía trước với cảm biến để đảm bảo cân cho xe trình đua, kết cấu thể Hình 1.4a w2 w1 a) b) Hình 1.4 Robot có bánh chủ động bánh tự lựa a) Sơ đồ nguyên lý b) robot Silvestre Cịn với xe có tỉ lệ kích thước theo chiều dài/chiều rộng nhỏ cảm biến đặt TechBot1 cần bánh bị tự lựa đặt trước cảm biến để đảm bảo cân cho xe đua với tốc độ cao, kết cấu thể Hình 1.5a w2 w1 a) b) Hình 1.5 Robot với bánh chủ động bánh tự lựa a) Sơ đồ nguyên lý b) TechBot1 line following robot Hệ thống line line following robot hệ thống line vật lý (line trắng đen line đen trắng), hệ thống line từ, laser [1,2] Với hệ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến thống line vật lý thường có loại: loại thứ ghép lại từ ô có hình dạng line cố định (Hình 1.6 b), loại cịn lại vẽ trước (Hình 1.6 a) [3] a) b) Hình 1.6 Tập có hình dạng cố định a) line ghép từ ô có sẵn b) line thiết kế cố định sàn Trong trường hợp muốn tăng độ khó cho việc phát line robot hệ thống line có bề rộng line thay đổi bất thường; có thay đổi qua lại đột ngột màu line màu (Hình 1.7); hay hệ thống line có đoạn đứt khúc, cung trịn hay giao [4,5] Hình 1.7 Line có thay đổi bất thường Việc trang bị phận cảm biến phát line cho robot quan trọng Trong trường hợp sử dụng hệ thống line vật lý dùng camera [6,7,8], cảm biến hồng ngoại [9], cảm biến quang điện trở [1,10,11], phototransistor [12,13,14,15] Trường hợp dùng camera để xác định vị trí line góc khoảng cách lệch nhỏ từ robot đến line người ta sử dụng khung hình camera bắt thời điểm khác [8] Đối với loại cảm biến hồng ngoại, cảm biến quang điện trở, phototransistor có ngun lý hoạt động giống Bộ cảm biến gồm có phận phần phát tạo chùm sóng điện từ có bước sóng có tần số nằm vùng tần số ánh sáng hình thấy nằm vùng tần số ánh sáng hồng ngoại, sau chùm sóng gặp mặt sàn phản xạ lại phận thu nhận, phận có nhiệm vụ chuyển tín hiệu nhận sang tín hiệu điện áp (Hình 1.8) Tùy vào cường độ chùm sóng nhận mà tìn hiệu điện áp đọc khác Mặc khác, cường độ chùm sóng phản xạ phận nhận phụ thuộc vào bề mặt mặt sàn, phát line ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến Bộ phận phát Bộ phận thu Chùm sóng phản xạ Chùm sóng phát Mặt sàn Hình 1.8: Ngun lý hoạt động cảm biến hồng ngoại, quang điện trở… Mặc dù nguyên lý hoạt động giống nhau, cảm biến hồng ngoại phototransistor dẫn thường dùng nhiều quang điện trở thời gian đáp ứng phototransistor cảm biến hồng ngoại nhanh quang điện trở với cảm biến phototransistor quang điện trở nguồn phát thường LED siêu sáng (thường dùng màu đỏ-vì có cường độ quang phổ mạnh) dùng LED hồng ngoại Có cách đọc giá trị áp phận thu cảm biến trả Cách đọc theo dạng analog với sơ đồ điện cảm biến (Hình 1.9) VDD Vout Hình 1.9: Sơ đồ điện cảm biến để đọc giá trị analog Các giá trị đọc qua phép xấp xỉ để tìm vị trí đường line (Hình 1.10) Phương pháp cho sai số phát line nhỏ 2.6mm [13] Hình 1.10: Tìm vị trí đường line thơng qua phương pháp xấp xỉ tín hiệu analog ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến Ngoài cịn có cách đọc digital Tín hiệu đầu cảm biến anlog sau thơng qua mạch lấy ngưỡng, lấy ngưỡng lập trình giá trị logic ứng với vị trí cảm biến đường line đường line Sơ đồ mạch cảm biến phương pháp (Hình 1.11) VDD + out Vout Out - Hình 1.11: Sơ đồ điện cảm biến để đọc giá trị digital Khi giá trị dãy cảm biến trả chuỗi bit 0,1 Giả xử phận cảm biến gồm có cảm biến, cảm biến nằm line trả giá trị (chấm trịn tơ đen), nằm ngồi đường line trả giá trị (chấm trịn trống), thời điểm có cảm biến nằm line Vậy giá trị dãy cảm biến trả line di chuyển từ trái qua phải (Hình 1.12) Căn vào chuỗi giá trị robot xác định robot lệch với đường line nhiều hay Hình 1.12: Giá trị digital đọc dãy cảm biến Do kích thước vật lý cảm biến lớn nên ảnh hưởng tới khoảng cách cảm biến điều ảnh hưởng trực tiếp đến sai số phát line dãy cảm biến, nên phương pháp tạo sai số lớn phương pháp Tùy vào hệ thống đua mà cách bố trí cảm biến khác Đơn giản thường dùng xếp theo đường thẳng [12,13,1,10,14] Ngoài để cải thiện khả phát line cảm biến xếp theo ma trận (Hình 1.13a), đường thẳng khoảng cách cảm biến khác [1] hình chữ V hình bên (Hình 1.13b) khả phát góc cua phức tạp nhanh [3] ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến b) a) Hình 1.13: Bố trí cảm biến a) bố trí theo dạng ma trận b) bố trí theo hình chữ V Vị trí cụm cảm biến đặt phía trước, sau robot [1] Chẳng hạn tài liệu [1] đặt dãy cảm biến cách bánh chủ động phía sau khoảng l/2 với l khoảng cách bánh, khi qua góc cua 900 thí bánh đứng yên làm tâm quay, bánh lại chuyển động để đổi hướng robot Còn dãy cảm biến đặt đường thẳng bánh bánh quay tốc độ ngược chiều để chuyển hướng 900 Về phần điều khiển, robot bán line điều khiển điều khiển on-off [11] Với điều khiển cần dùng cảm biến đặt cách khoảng lớn chiều rộng đường line, cảm biến nằm line động tương ứng bên đứng yên, ngược lại, động quay khơng có cảm biến nằm đường line Phương pháp điều khiển áp dụng cho robot thực tác vụ đua đồng thời điều khiển robot bám line với sai số nhỏ Dùng điều khiển PID [13,6,7,16,14], với thí nghiệm tài liệu [6] robot dùng robot bánh tự cân với camera cảm biến phát line hệ thống vừa thực nhiệm vụ tự cân bằng, vừa thực nhiệm vụ bám line, sai số bám line thực nghiệm tài liệu [6] lớn với Cũng điều khiển PID tín hiệu đọc tín hiệu analog từ cảm biến quang qua phương pháp xấp xỉ trung bình có trọng số (weighted average method) [13,16], kết thu từ thực nghiệm trình bày tài liệu [13] robot bám line với vận tốc trung bình , hay đạt vận tốc [16], với PID robot đề cập tài liệu [17] robot đạt Hoặc với điều khiển fuzzy [10] hầu hết sử dụng liệu mà cảm biến trả (Hình 1.12), từ robot biết lệch đường line nhiều hay từ đưa giá trị vận tốc động tương ứng để bám đường line Ngồi cịn có điều khiển phát triển cho mơ hình robot bám line điều khiển Following tracking [7] Bộ điều khiển xem xét sai số robot line theo phương tiếp tuyến e1, theo phương pháp tuyến e2, theo góc lệch robot với line e3 để điều khiển robot thông biến điều khiển vận tốc góc vận tốc dài theo phương trình: e e { e in e Trong k1, k2, k3 hệ số điều khiển ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến 3.3.3 Sơ đồ giải thuật Bắt đầu Robot ON Đúng Rẽ 90º Sai Quay 90º Đọc cảm biến Tính tốn vận tốc Vright Vleft Gửi vận tốc xuống động Đúng Dừng Sai Kết thúc Hình 3.17: Lưu đồ giải thuật cho robot 26 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến 3.4 Phần công nghệ thông tin 3.4.1 Thiết lập phương trình động học cho robot Sử dụng mơ hình tính tốn Hình 3.18: Hình 3.18: Sơ đồ mơ tả phương trình động học robot Chọn hệ trục tọa độ tuyệt đối hệ trục tương đối Tọa độ tâm vận tốc tức thời I hệ trục : gắn với { Với D khoảng cách từ tâm vận tốc tức thời đến tâm hai bánh xe ( ) ( ) VL, VR vận tốc bánh trái bánh phải Mobile Platform theo phương XA Ta có vận tốc mobile platform: { ( ) Ta có phương trình động học Mobile Platform hệ tọa độ O: ̇ [ ̇] [ ][ ] ̇ Với vận tốc dài, vận tốc góc robot Ta biểu diễn phương trình theo vận tốc hai bánh xe 27 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến ̇ [ ̇] ̇ [ [ Với L khoảng cách hai bánh xe ] ] Tại điểm C (xC, yC) tọa độ tracking point, ta có: { Với a khoảng cách từ tâm hai bánh xe đến điểm tracking point Phương trình động học C: ̇ ̇ ̇ ̇ { ̇ ̇ ̇ ̇ Tại điểm P (xP,yP) – điểm mong muốn điểm C đường line, ta có: ̇ { ̇ ̇ Ta tìm phương trình động học cho sai lệch vị trí tâm xe vị trí điểm mong muốn đường line: Ta có : [ ] [ ][ ] Với , , sai số vị trí theo tọa độ x, y góc di chuyển hệ trục tọa độ tương đối gắn với mobile platform trọng tâm C với điểm mong muốn đường line Suy ra: [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] Hay: ( ( { ̇ { ̇ ̇ ( ̇ ( ̇ ̇ ̇ ) ̇ ) ) ( ) ) ( ̇ ) ( ( ) ( ̇ ̇ ) ̇ ( ̇ ̇ ) ) ̇ 28 ( ̇ ) ( ) ̇ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ( ( ̇ { ̇ ̇ ̇ ) ( ) GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến ) [ ( ( ( ) ) ( ( ) ) ) ̇ ] ̇ ̇ ̇ { ̇ ( ( ) ) ( ) ̇ Vậy: ̇ [ ̇ ] [ ] [ ( )] [ ] ̇ Nhiệm vụ xác định sai số mơ Hình 3.19: Mơ hình xác định sai số mô Để xe bám theo line, cơng việc xác định vị trí xe so với line Ta đặt hệ toạ độ hình vẽ, M trung điểm bánh xe, C trung điểm dãy sensor Từ ta có sai số e1 bị triệt tiêu nên khơng cần xét đến Mục đích giải thuật điều khiển làm cho điểm C bám theo điểm tham chiếu P Để làm điều đó, ta cần xác định sai số e2 e3 Trên thực tế, sai số e2 đo từ dãy sensor nên ta cần tính tốn sai số e3 Để tính sai số này, ta cho xe di chuyển theo phương trước xe đoạn ds cho ds đủ nhỏ để nối điểm ’ ta phương tiếp tuyến với đường cong Khi ta có cơng thức xác định e3: ( ) Ta nhận thấy rằng: vị trí đường line, ta xác định giá trị góc đường tâm xe so với trục ngang Ox Từ mối quan hệ tọa độ tâm hai bánh xe, tọa độ tâm cảm biến góc đường tâm xe so với trục ngang ta xác định phương trình đường thẳng qua cảm biến – dùng mô để xác định sai số e2 Dựa theo phần trình bày trên, ta tìm giá trị sai số đưa vào điều khiển 29 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến 3.4.2 Mô Matlab a) Mô động học robot chưa có điều khiển Tiến hành mơ Matlab di chuyển xe sa bàn line có sẵn (Hình 3.20) nhận sai số chưa có điều khiển với thơng số đầu vào xe sau: Đường kính bánh xe, 2r 65 mm Khoảng cách hai bánh xe, b 188 mm Vận tốc xe, v 1500 mm/s Khoảng cách từ tâm sensor đến tâm hai bánh xe, d 50 mm Khoảng cách sensor cùng, ds 96 mm Hình 3.20: Sa bàn đường line Kết chạy mơ sai số bám line chưa có điều khiển thể hình bên dưới: Hình 3.21: Test bám line khơng điều khiển với v = 30 m/s, ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến Hình 3.22: Sai số e2, e3 test không điều khiển Sử dụng điều khiển sử dụng phổ biến loại xe bám line { Ta sử dụng tiêu chuẩn kiểm tra độ ổn định Lyapunov ̇ ( ) ( ) Trong k1, k2, k3 mang giá trị dương Ta có đạo hàm V ln âm với tác động điều khiển Điều có nghĩa hệ thống ổn định với điều khiển chọn theo tiêu chuẩn Lyapunov giá trị sai số , , dần b) Xác định khoảng cách d phù hợp từ điểm tham chiếu tới cảm biến Ta tiến hành mơ tìm khoảng cách d thích hợp với đoạn line 1-2-3-4 (Hình 3.23) Hình 3.23 đoạn sa bàn dùng việc xác định khoảng cách d 31 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến Cùng với thông số đầu vào sau: Bảng 3.1: bảng thông thông số đầu vào việc xác định d Đường kính bánh xe, r 65 mm Khoảng cách hai bánh xe, b 188 mm Vận tốc xe, v 1000 mm/s Khoảng cách sensor ngồi cùng, ds 96 mm Thơng số điều khiển k1=1, k2=430, k3=0 Sai số ngẫu nhiên Thời gian lấy mẫu, t 0.03 s 0.002 s Thời gian dịch chuyển đoạn nhỏ, Để thuận tiện cho việc bố trí cảm biến, ta bắt đầu mô từ khoảng cách 40 mm trở lên, ứng với điều khiển chọn ta chọn d có giá trị sai số max nhỏ nhất, đồng thời phải không lớn khoảng cách ds vận tốc động không vượt 570 v/ph Kết mô 30 Error_Max (mm) 25 20 15 10 Distance_d (mm) 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 Hình 3.24: Kết mô để xác định d Theo kết mô có số khoảng cách d phù hợp với yêu cầu đặt ban đầu Từ ta chọn d = 68 mm 32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến c) Mơ động học robot có điều khiển Tiến hành mô Matlab di chuyển xe sa bàn line có sẵn nhận sai số có điều khiển Với thông số đầu vào cho theo bảng sau: Bảng 3.2: Thơng số đầu vào có điều khiển Đường kính bánh xe, r Khoảng cách hai bánh xe, b Vận tốc xe, v Khoảng cách từ tâm sensor đến tâm bánh xe, d Khoảng cách sensor cùng, ds Thông số điều khiển Sai số ngẫu nhiên Với kết mô sau: Trên đoạn 1: 1-2-3-4 với Hình 3.25: Sai số bám line đoạn Hình 3.26: Vận tốc bánh xe đoạn 33 65 mm 188 mm 1500 mm/s 68 mm 96 mm k1 , k2 , k3 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến Trên đoạn 2: 3-4-5-6 với Hình 3.27: Sai số bám line đoạn Hình 3.28: Vận tốc bánh xe đoạn Trên đoạn 3: 5-6-7-8 với Hình 3.29: Sai số bám line đoạn 34 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến Hình 3.30: Vận tốc bánh xe đoạn Trên đoạn 4: 7-8-9 với Hình 3.31: Sai số bám line đoạn Hình 3.32: Vận tốc bánh xe đoạn 35 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến Trên đoạn 5: 8-9-10-11 với Hình 3.33: Sai số bám line đoạn Hình 3.34: Vận tốc bánh xe đoạn 3.4.3 Nhận xét kết mô - Mô khoảng cách d khả thi cho việc thiết kế khí - Vì mô tiến hành cộng liên tục lượng sai số ngẫu nhiên nên đồ thị sai số lẫn vận tốc có dạng nhấp nhơ khơng mịn - Sai số , , xuất vị trí thay đổi dạng đường line đột ngột, hay ngã giao trung tâm - Sai số tương đối ổn định đoạn đường thẳng thay đổi nhanh đoạn đường cong ngã giao, sai số thay đổi liên tục khắp đường line - Vận tốc hai bánh xe nhỏ 570 v/ph vận tốc âm (quay ngược chiều) phù hợp với khả tải hai động tính chọn ban đầu khoảng điều khiển chúng 36 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến 3.5 Kết thực nghiệm Kết thúc đồ án, nhóm hồn thành việc chế tạo mơ hình vận hành thực tế Tuy robot hồn thành việc bám hết sa bàn với thời gian 15s cách ổn định, sai số bám line lớn, đặc biệt vị trí đặc biết sau: - Điểm B sa bàn hình 1.1: a) b) c) Hình 3.35: Kết thực nghiệm robot qua điểm B sa bàn hình 1.1 a) Robot bắt đầu qua điểm B b) B b t au hi qua điểm B c) Vị trí robot bám line ổn định Robot chưa kịp đáp ứng qua điểm B, vị trí xuất sai số bám line lớn, robot cần quảng đường đoạn BC sa bàn hình 1.1 để ổn định khả bám line robot - Vị trí C sa bàn hình 1.1: a) a) b) Hình 3.36: Kết thực nghiệm robot qua điểm C sa bàn hình 1.1 b t hi qua điểm C b) Robot ổn định h đến vị trí D Trước (hình 3.35 c) sau (hình 3.36 a) vị trí C robot giữ tính ổn định đến vị trí D (hình 3.36 b) Vì robot vận hành đoạn với vận 37 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến tốc lớn trước đến điểm C robot ổn định nên giá trị cảm biến thay đổi bất thường vị trí robot chưa kịp đáp ứng qua điểm C - Vị trí D sa bàn hình 1.1: a) b) Hình 3.37: Kết thực nghiệm robot qua điểm D sa bàn hình 1.1 a) Robot vừa qua điểm D b) Vị trí robot ổn định au hi qua điểm D Tuy trước qua điểm D robot ổn định (hình 3.36 b), vị trí D robot khơng ổn định Và đến vị trí E robot ổn định Hiện tượng xảy tương tự vị trí G, F sa bàn hình 1.1 - Vị trí A - chuyển hướng 900 sa bàn hình 1.1: a) b) c) Hình 3.38: Kết thực nghiệm robot chuyển hướng 90 điểm A sa bàn a) trước Robot chuyển hướng b) sau robot chuyển hướng ) r b t ổn định Khi robot chuyển hướng sai số bám line cảm biến đọc lớn nên cần thời gian để robot đáp ứng ổn định vị trí C (hình 3.38 c) Tóm lại, ổn định robot đoạn sa bàn phụ thuộc vào độ ổn định robot đoạn trước đó, vận tốc, hệ số Ki điều khiển từ kết thực nghiệm cho thấy sai số bám line robot lớn yêu cầu đặt 38 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M Zafri Baharuddin et al (2005) Analysis of Line Sensor Configuration for the Advanced Line Follower Robot Universiti Tenaga Nasional [2] Román Osorio C et al., (2006) Inteligent Line Follower Mini-Robot System International Journal of Computers, Communications & Control, 2, 73-83 [3] Richard T Vannoy II, M.S.I.T., and B.S.E.E.T (2008) Designing and Building a Line Following ITT [4] Mehran Pakdaman and M Mehdi Sanaatiyan, (2009) Design and Implementation of Line Follower Robot in 2009 Second International Conference on Computer and Electrical Engineering, pp.585-590 [5] Seyed Ehsan Marjani Bajestani and Arsham Vosoughinia, (2010) Technical Report of Building a Line Follower Robot in 2010 International Conference on Electronics and Information Engineering (ICEIE 2010), pp.1-5 [6] G H Lee and Seul Jung, (2013) Line Tracking Control of a Two-Wheeled Mobile Robot Using Visual Feedback International Journal of Advanced Robotic Systems, 177, 1-8 [7] Huu Danh Lam et al., (2014) Smooth tracking controller for AGV through junction using CMU camera in Hội Nghị Toàn Quốc Lần Thứ Về Cơ Điện Tử (VCM-2014), pp.597-601 [8] Bradley Matthews, Mike Ruthemeyer, and David Perdue, (1995) Line Following For a Mobile Robot PROCEEDINGS OF SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, 610-617 [9] Fernando Orduña C et al., (2012) ALDRO Learning and Mixed Decision Support Method for Mobile Robot in Workshop Proceedings of the 8th International Conference on Intelligent Environments, pp.113-121 [10] Umar Farooq et al., (2014) Fuzzy Logic Reasoning System for Line Following Robot IACSIT International Journal of Engineering and Technology, 4, 244-248 [11] M S Islam and M A Rahman, (2013) Design and Fabrication of Line Follower Robot Asian Journal of Applied Science and Engineering, 2, 27-32 [12] Xiaoling Wu et al., (2013) An Improved Hardware Design and Navigation Optimization Algorithm for Line Following Robot Convergence Information Technology, 5, 903-911 [13] Juing-Huei Su et al., (2010) An intelligent line-following robot project for introductory robot courses World Transactions on Engineering and Technology Education, 4, 455-461 [14] Oguz KOSE and Ismail Rakip KARAS, (2014) PID Controlled Line Follower Robot Design On Indoor 3D Networks in Proceeding of the 1st International Conference on Electrical Engineering, Computer Science and Informatics, pp.7680 [15] Subhash P Rasal, (2013) Development of Intelligent Line Follower’s Robot International Journal of Emerging Trends in Electrical and Electronics, 2, 15-17 39 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ TỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS Nguyễn Tấn Tiến [16] Hsin-Hsiung Huang et al., (2010) Hands-on intelligent mobile robot laboratory with support from the industry IEEE EDUCON Education Engineering, 457-463 [17] Vikram Balajia et al., (2015) Optimization of PID Control for High Speed Line Tracking Robots in 2015 IEEE International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors, pp.148-154 [18] Daniel (2010, Sep.) Silvestre line following robot [Online] http://dani.foroselectronica.es/silvestre-line-following-robot-122/ [19] Jonathan W Valvano (2000) Jonathan W Valvano - The University of Texas [Online] http://users.ece.utexas.edu/~valvano/manual/Lab24.pdf [20] J., TechBot1 Vroman (2007) A line following robot [Online] www.james.vroman.com/javbot1a.htm [21] Andrew Reed Bacha (2005) Line Detection and Lane Following for an Autonomous Mobile Robot Master's Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University [22] Steven Bell (2011) High-Precision Robot Odometry Using an Array of Optical Mice 2011 IEEE Region Student Paper Contest, Oklahoma Christian University [23] (2003, Oct.) The Electronic Lives Manufacturing [Online] http://elmchan.org/works/ltc/report.html [24] D., Jet Cook (2006) the ultra-fast line following robot [Online] www.robotroom.com/Jet.html [25] James Vroman (1998) James Vroman Wed site [Online] http://james.vroman.com/tecbot1a.htm 40