Đề tài robot dò line

Mobile robot có thể di chuyển mộtcách linh hoạt, do đó tạo nên không gian hoạt động lớn và cho đến nay nó đã dần khẳngđịnh vai trò quan trọng không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, thu hú

  BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG I ĐỀ TÀI: ROBOT DÒ LINE Giảng viên: Nguyễn Trung Hiếu Sinh viên thực hiện: Phan Hữu Phúc Nguyễn Văn Hồng Phúc Nguyễn Anh Quân Lê Xuân Quảng     Hà Nội, tháng 11 – 2023 MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG I.1 Cấu tạo robot dò line .4 STM32F103T6 .4  Mạch điều khiển động L298 10 Module cảm biến hồng ngoại kênh TCRT5000 14 Băm xung PWM 15 Bánh .16 Động giảm tốc màu vàng trục GT130-148-1T .17 ST link 18 Dây .19 Nguồn 19 10 Khung xe 20 11 Line .20 12.Công tắc .20 13 Breadboard 20 II.2 Nguyên lí hoạt động 21 Cách điều khiển 21 Cách lắp đặt 23 Code .24 KẾT LUẬN .25 PHẦN I: MỞ ĐẦU I.1:Giới thiệu đề tài Ngày nay, robotic đạt thành tựu to lớn sản xuất công nghiệp đời sống Sản xuất robot ngành công nghiệp trị giá hàng tỉ USD ngày phát triển mạnh, họ robot nhắc tới mobile robot với đặc thù riêng mà loại robot khác Mobile robot di chuyển cách linh hoạt, tạo nên khơng gian hoạt động lớn dần khẳng định vai trị quan trọng khơng thể thiếu nhiều lĩnh vực, thu hút nhiều đầu tư nghiên cứu Mobile robot chia thành nhiều loại: robot học đường đi, robot dò đường line, robot tránh vật cản, robot tìm đường cho mê cung, robot dò đường line dễ dàng ứng dụng nhiều cho sống Việc phát triển loại robot phục vụ đắc lực cho người I.2: Mục đích chọn đề tài Robot dị line vừa có nhiều ứng dụng thực tế vừa dễ dàng để sinh viên vận dụng ý kiến tiếp thu giảng đường vào Với kết cấu khí đơn giản lại kết hợp với nhiều thành phần điện tử (encoder, sensor xác định đường line, sensor đo khoảng cách ) nên robot phù hợp để sinh viên học tập nghiên cứu thêm ngành tự động hóa cách cụ thể PHẦN II: NỘI DUNG II.1 Cấu tạo robot dò line STM32F103C8T6 STM32 chip ST, dựa lõi ARM Cortex-M Dòng ARM Cortex™ -M hệ mới, thiết lập tiêu chuẩn hiệu suất, chi phí, ứng dụng cho thiết bị cần tiêu thụ lượng thấp, đáp ứng yêu cầu thời gian thực khắt khe KIT STM32F103C8T6 Mini Board thiết kế nhỏ gọn, tích hợp sẵn giao tiếp USB, chân nạp SWD giúp sử dụng module dễ dàng để học tập kết nối với module khác * Thông tin module: - Vi điều khiển: STM32F103C8T6 – ARM 32 CPU Cortex-M3 Điện áp hoạt động: 2V- 3,6V DC Chế độ Debug: SWD Tần số làm việc: 72MHz Bộ nhớ flash: 64K SRAM: 20K Tích hợp USB để cấp nguồn giao tiếp Hỗ trợ chuẩn giao tiếp: CAN, I2C, SPI UART/USART, USB Có led báo nguồn Nút nhấn Reset Kích thước: 5,3cm x 2.2cm *Ưu điểm STM32F103C8T6: - Tiêu thụ điện thấp so với vi điều khiển khác Hiệu suất cao Dễ dàng tiếp cận xử lí Mức giá phù hợp cho sinh viên *Đặc trưng STM32F103C8T6:  Thông số kĩ thuật: Datasheet STM32F103x(8.B)Datasheet Product Photos 48-LQFP Product Training Modules KIT STM32 Feature Product STM32 32-hit Cortex MCUs Standard Package 250 Category Integrated Circuits (ICs) Family Embedded – Microcontrollers Core Processor ARM Cortex- M3 Core Size 32-bit Speed 72MHz Connectivity CAN, I2C, IrDA, UART/USART, USB Peripherals DMA, Motor Control PWM, PDR, PVD, POR, PWM, temp sensor, WDT Number of I/O 37 Program memory size 64KB(64Kx8) Program memory type FLASH LIN, SPI, EEPROM size - RAM size 20K x Voltage – supply 2V – 3,6V (Vcc/Vdd) Data converters A/D 10x12b Oscillator type Internal Operating temperature 40oC-85oC Package / case 48-LQFP  Sơ đồ phần cứng:  Memory map:  Pinouts:  Power control - Thiết bị đòi hỏi nguồn cung cấp điện áp hoạt động 1,8 đến 3,6V (VDD) Một điều chỉnh điện áp tuyến tính sử dụng để cung cấp 1,2V điện kỹ thuật số nội 10 - Dòng tối đa cho cầu là: 2A Mức điện áp logic: Low: 0.3V-1,5V, High: 2,3V-Vss Kích thước: 43x43x27mm + Chiều quay động điều khiển cách xuất đầu HIGH LOW chân INx   Ví dụ với Động Cơ A: Logic HIGH ở IN1 IN2 Logic LOW sẽ làm động quay hướng nếu đặt Logic ngược lại làm động quay theo hướng khác => việc làm động quay hết công suất mà thơi Nếu muốn thay đổi tốc độ nó, bạn cần phải băm xung PWM bằng chân có hỗ trợ PWM Arduino (những chân có dấu ~) Ví dụ: o Tưởng tượng, chân IN1 chân OutA.1, chân IN2 chân OutA.2 o Cấp cực dương vào IN1, cực âm vào IN2 => motor quay chiều (chiều 1) o Cấp cực âm vào IN1, cực dương vào IN2 => motor quay chiều lại (chiều 2)! o Cực dương điện 5V, cực âm điện 0V Hiện điện tính điện IN1 trừ hiệu điện IN2 o Giả sử, hiệu điện 5V mạnh việc điều khiển động Như vậy, cần hạ hiệu điện xuống động bị yếu o Và hiệu điện < => động đảo chiều + Chức chân: 13 + Chế độ hoạt động: En In1 In2 Chế độ hoạt động x x Không hoạt động 0 Phanh 1 Động quay trái(phải) 1 Động quay trái(phải) 1 Phanh + Sơ đồ nguyên lí: 14 Module cảm biến hồng ngoại kênh TCRT5000 TCRT5000 Cảm Biến Dị Line Kênh có đầu tín hiệu số, tích hợp cảm biến theo dõi kênh với độ nhạy cao, thiết kế dùng để phát line đen line trắng Dựa cảm biến phản xạ hồng ngoại TCRT5000, mạch thường sử dụng để thực theo dõi xe ô tô thông minh Diode phát tia hồng ngoại cảm biến TCRT5000 liên tục phát tia hồng ngoại Khi tia hồng ngoại phát bị phản xạ vật thể, chúng máy thu hồng ngoại nhận xuất giá trị tương tự 15 Giá trị tương tự đầu liên quan đến khoảng cách đối tượng màu sắc đối tượng Vị trí đường theo dõi đánh giá cách tính tốn giá trị tương tự năm đầu + Thông số kỹ thuật:       Điện áp hoạt động: 3.3~5VDC Khoảng cách phát hiện: 10~15mm Ngõ dạng tín hiệu digital Có LED hiển thị ngõ cho cảm biến Kích thước:19 x 96mm Dải nhiệt độ hoạt động: 0- 50 °C Băm xung PWM PWM - Pulse Width Modulation, gọi điều chế độ rộng xung, hay băm xung Đây phương pháp đơn giản dùng để điều chế điện áp tải dựa vào điều chỉnh tín hiệu điện trung bình.  PWM STM32F103: -        Chức PWM chip STM32 nằm khối Timer -        Vi điều khiển STM32F1 có kênh Timer dùng để xuất xung PWM gồm TIM2, TIM3, TIM4, kênh cịn gồm Channel nhỏ 16 Bánh Xe gồm bánh: bánh chủ động phía sau bánh tự lựa phía trước a) Bánh chủ động - Yêu cầu: + nhẹ, bền, khả bám đường tốt + đường kính bánh xe d gặp trắng, ánh sáng phản xạ lên quang trở làm điện trở giảm xuống gặp vạch đen (băng keo đen) ánh sáng khó phản xạ nên quang trở nhận ánh sáng => điện trở tăng Từ dựa vào quang trở, robot phân biệt vạch đen trắng Cách điều khiển - Robot sử dụng cho trắng line đen - Đặt giá trị trung bình ADC chân 2020.(2020: trắng) 23 - Lấy giá trị ADC chân, so sánh với trung bình ADC chân + Nếu ADC chân < ADC trung bình => IN_LINE + Nếu ADC chân >= ADC trung bình => OUT_LINE -Dựa vào giá trị IN_LINE, OUT_LINE chân để tạo mã lỗi (1 IN_LINE, OUT_LINE) (Trả -5 tất OUT_LINE) - Dựa vào mã lỗi tìm được, ta dự đoán xe phải quay trái hay phải Tốc độ mã lỗi là 100,100 Chúng ta điều chỉnh tốc độ bánh trái, phải thông qua hàm PD Control 24 ERROR -5 -4 -3 -2 -1 Bảng thay đổi giá trị tốc độ bánh xe trái, phải LEFT_SPEED RIGHT_SPEED 100 100 100 20 100 60 100 100 100 100 60 100 20 100 100 Cách lắp đặt               Out 1, Out của L298 nối với động Out 3, Out của L298 nối với động IN1 của L298 nối với B8 của STM32 IN2 của L298 nối với B6 của STM32 12V của L298 nối với công tắc GND của L298 nối âm nguồn 5V của L298 nối với + của board GND của L298 nối với – của board Dương nguồn nối với công tắc Out tới Out của Module cảm biến dò line kênh lần lượt nối với A0 tới A4 của STM32 5V của Module cảm biến dò line kênh nối với + của board GND của Module cảm biến dò line kênh nối với – của board 5V của STM32 nối với + của board GND cạnh 5V của STM32 nối với – của boar Code 25 PHẦN III: KẾT LUẬN III.1 Kết Kết quả: - Kết tương đối xác, đạt yêu cầu đề ra, thiết kế khí đảm bảo độ cứng vững Hạn chế: cảm biến dễ bị nhiễu, điểm rẽ mạnh xe có sai số cịn lớn, xe chạy chưa ổn định, tốc độ xe chậm Nguyên nhân: mặt khí xe thi cơng thiếu xác Khắc phục: - Thiết kế mặt khí cần phải xác Tìm động phù hợp với robot III.2 Hướng phát triển - Cải tiến xe nhanh hơn, bám đường tốt Xây dựng giải thuật hồn chỉnh Có thể cải tiến xe để kết hợp vừa dò đường vừa tránh vật cản đồng thời nhớ đường tìm đường ngắn 26 27