Tuy nhiên năng suất thấp do yêu cầu chất lượng bề mặt mối hàng liên quan đến các thao tác của đầu mỏ hàn với môi trường khắc nghiệt do khói và nhiệt độ phát ra trong quá trình hàn.Trong
TỔNG QUAN
Mục tiêu
- Đề tài có những mục tiêu chính sau:
+ Thiết kế sản phẩm hoàn chỉnh gồm xe điều khiển từ xa, có kết nối không dây với tay điều khiển PS2 hoặc bluetooth.
+ Viết chương trình cho bộ điều khiển PS2 ( hay điều khiển bằng điện thoại thông qua Bluetoot ), Servo, Ardruino R3 và nạp code vô xe điều khiển.
Nội dung nghiên cứu
+ Thiết kế tạo hình cho mô hình xe điều khiển từ xa bằng PS2 hoặc Bluetooth.
+ Xây dựng phần cứng và lắp ráp,
+ Nối dây các mạch với nhau.
- Nội dung 3: Viết các chương trình điều khiển cho xe.
- Nội dung 4: Thử nghiệm mô hình xe điều khiển
- Nội dung 5: Hoàn thiện sản phẩm
- Nội dung 6: Đánh giá kết quả thực hiện.
Giới hạn
- Hay bị mất tín hiệu khi di chuyển.
Bố cục
+ Mục tiêu của đồ án
+ Nhiệm vụ của đồ án.
- Chương 2: Xây dựng phần cứng
+ Giới thiệu các linh kiện cần thiết.
+ Thiết kế khung xe và sơ đồ nối dây.
+ Giới thiệu về động cơ DC, Servo, L298N và Ardruino R3.
- Chương 3: Viết chương trình điều khiển
+ Giới thiệu về phần mềm Ardruino IDE
+ Viết chương trình giao tiếp
+ Hoàn thiện mô hình xe
+ Nạp code vào xe điều khiển
+ Những mục tiêu đạt được
+ Hạn chế của đề tài
+ Hướng phát triển đề tài
XÂY DỰNG PHẦN CỨNG
Các linh kiện cần thiết
Figure 1 2.1 Arduino R3 ( chíp cắm ) Figure 2 2.1 L298N
Figure 5 2.1 Bánh xe và động cơ giảm tốc DC
Figure 6 2.1 Pin 3.7V và Đế pin
Figure 7 2.1 Bộ hạ áp Figure 8 2.1 Tấm fomex
Figure 9 2.1 Dây đực đực Figure 10 2.1 Dây cái cái
Figure 11 2.1 Dây đực cái Figure 12 2.1 Kẹp giữ vật
Figure 13 2.1 PS2 Figure 14 2.1 Đế chuyển đổi chân PS2
Động cơ servo
Table 1 2.2 Thống số các dây servo
Số dây Màu dây Mô tả
1 Màu nâu Dây nối đất của hệ thống
2 Màu đỏ Dây cấp nguồn 5V
3 Màu cam Tín hiệu PWM được đưa vào dây này để điều khiển động cơ
- Các tính năng của Servo MG90S:
+ Điện áp hoạt động: 4.8V ~ 6V DC
+ Tốc độ quay: 0.11 giây/ 60 độ (4.8V), 0.08 giây/60 đô (6V)
+ Mômen xoắn: 1.8kg/cm (4.8V), 2.2kg/cm (6V)
+ Chiều dài dây điện: 175mm
Module điều khiển động cơ L298N
Table 2 2.3 Thông số các chân L298N
IN1 & IN2 Các chân đầu vào điều khiển hướng quay của động cơ
IN3 & IN4 Các chân đầu vào điều khiển hướng quay của động cơ
EN A Kích hoạt tín hiệu PWM cho động cơ A
VIB Kích hoạt tín hiệu PWM cho động cơ B
OUT1 & OUT 2 Chân đầu ra cho động cơ A
OUT3 & OUT 4 Chân đầu ra cho động cơ B
5V Cấp nguồn cho mạch logic bên trong IC L298N
+Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H
+Dòng tối đa cho mỗi cầu H là :2A
+Điện áp của tín hiệu điều khiển : +5 V ~ +7 V
+Dòng của tín hiệu điều khiển : 0 ~ 36Ma
+Công suất hao phí : 20W (khi nhiệt độ T = 75 °C)
Figure 1 2.4 (1) Nút Reset, (2) Cổng USB, (3) Vi điều khiển, (4) Cổng vào/ra
Figure 2 2.4 Sơ đồ chân Arduino R3 Table 3 2.4 Các thông số của Arduino R3
Vi điều khiển ATmega328 họ 8 bit
(4) Cổng vào/ra Điện áp hoạt động 5V DC ( chỉ đươc cấp qua cồng USB )
Tần số hoạt động 16 MHz
Dòng tiêu thụ Khoảng 30mA Điện áp vào ( khuyên dùng) 7-12V DC Điện áp vào ( giới hạn ) 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 ( độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân
30mA Dòng ra tối đa (5V) 500mA
Dòng ra tối đa ( 3,3V ) 50mA.
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5 KB dung bởi bootloader
2.6 Nối dây các mạch với nhau
Nguyên lý điều khiển chuyển dộng của xe dựa trên điều chỉnh tốc độ của bánh xe để xe có thể rẽ trái rẽ phải tiến lên đi lùi hay dừng lại.
Trường hợp 1: xe chuyển động tiến về phía trước.( moving forward )
Tốc độ góc của hai bánh trước �4 = �5 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh sau chuyển độ với tốc độ thấp hơn.
Trường hợp 2: Xe rẽ phải ( moving right )
Tốc độ góc của bánh trái �4 = �7 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh phía bên phải là �5 = �6 chuyển động ngược lại với tốc độ tương tự, tạo ra momen xoay làm cho xe chuyển động quay phải tại một chỗ.
Trường hợp 3: xe rẽ trái ( moving left )
Ngược lại với trường hợp trên tốc độ góc của bánh phải �5 �6 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh phía bên trái là �4
= �7 chuyển động ngược lại với tốc độ tương tự, tạo ra momen xoay làm cho xe chuyển động quay phải tại một chỗ.
Trường hợp 4: xe dừng lại ( stop ) bốn bánh xe đều dùng chuyển động Khi đó vị trí của xe không thay đổi. Để xe dừng lại cả 4 bánh xe chuyển động với tốc độ chậm dần cho đến khi dừng lại.
Trường hợp 5: xe đi lùi (moving backward)
Ngược lại với trường hợp chuyển động tiến lên để xe đi lùi hai bánh sau của xe chuyển động nhanh trong khi đó hai bánh trước được cấp một momen quay thấp và chuyển động theo hai bánh sau.
Hộp số: xe được trang bị 4 họp số chuyển động từ 1 đến 4 tương ứng với mức chuyển động từ thấp tới cao.
Sơ đồ nối dây
Nối dây các mạch với nhau
Nguyên lý điều khiển chuyển dộng của xe dựa trên điều chỉnh tốc độ của bánh xe để xe có thể rẽ trái rẽ phải tiến lên đi lùi hay dừng lại.
Trường hợp 1: xe chuyển động tiến về phía trước.( moving forward )
Tốc độ góc của hai bánh trước �4 = �5 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh sau chuyển độ với tốc độ thấp hơn.
Trường hợp 2: Xe rẽ phải ( moving right )
Tốc độ góc của bánh trái �4 = �7 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh phía bên phải là �5 = �6 chuyển động ngược lại với tốc độ tương tự, tạo ra momen xoay làm cho xe chuyển động quay phải tại một chỗ.
Trường hợp 3: xe rẽ trái ( moving left )
Ngược lại với trường hợp trên tốc độ góc của bánh phải �5 �6 chuyển động với tốc độ cao và hai bánh phía bên trái là �4
= �7 chuyển động ngược lại với tốc độ tương tự, tạo ra momen xoay làm cho xe chuyển động quay phải tại một chỗ.
Trường hợp 4: xe dừng lại ( stop ) bốn bánh xe đều dùng chuyển động Khi đó vị trí của xe không thay đổi. Để xe dừng lại cả 4 bánh xe chuyển động với tốc độ chậm dần cho đến khi dừng lại.
Trường hợp 5: xe đi lùi (moving backward)
Ngược lại với trường hợp chuyển động tiến lên để xe đi lùi hai bánh sau của xe chuyển động nhanh trong khi đó hai bánh trước được cấp một momen quay thấp và chuyển động theo hai bánh sau.
Hộp số: xe được trang bị 4 họp số chuyển động từ 1 đến 4 tương ứng với mức chuyển động từ thấp tới cao.
VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
Giới thiệu phần mềm Arduino IDE
- Phần mềm Arduino IDE là gì ?
Ardruino IDE là một phần mềm với một mã nguồn mở , được sử dụng chủ yếu để viết và biên dịch mã vào module Arduino Nó bao gồm phần cứng và phần mềm Phần cứng chứa đến 300,000 board mạch được thiêts kế sẵn với các cảm biên, linh kiện Phần mềm giúp bạn có thể sử dụng các cảm biến, linh kiện ấy của Arduino một các linh hoạt phù hợp với mục đích sử dụng
Arduino IDE được sử dụng viết và biên dịch mã vào module Arduino Đây là một phần mềm Arduino chính thống, giúp cho việc biên dịch mã trở nên dễ dàng, ngay cả một người bình thường không có kiến thức kỹ thuật cũng có thể làm được.
- Arduino IDE hoạt động như thế nào?
Khi người dùng viết mã và biên dịch, IDE sẽ tạo file Hex cho mã File Hex là các file thập phân Hexa được Arduino hiểu và gửi đến bo mạch bằng cáp USB Mỗi bo Arduino đều được tích hợp một bộ vi điều khiển, bộ vi điều khiển sẽ nhận file Hex và chạy theo mã được viết.
- Các chức năng cơ bản của Arduino IDE:
+ Arduino IDE bao gồm các phần khác nhau
Thanh cửa sổ bao gồm tên của File và phiên bản phần mềm Arduino IDE
New: tạo một file mới ( Ctrl + N )
Open: sử dụng để mở file đã được lưu trước đó ( Ctrl + O )
Open Recent: hiển thị danh sách rút gọn các chương trình đã mở gần đây.Sketchbook: hiển thị các Sketch hiện tại mà bạn đã sử dụng cho project của mình
Close: đóng cửa sổ màn hình chính (Ctrl + W)
Save: được sử dụng để lưu sketch hiện tại (Ctrl + S)
Save as… : cho phép lưu sketch hiện tại với một tên khác (Ctrl + Shift + S) Page setup: cài đặt trang để sửa đổi trang (Văn bản) (Ctrl + Shift + P) Print: được sử dụng để in chương trình hiện tại (Ctrl + P)
Preferences: cài đặt của phần mềm IDE có thể được thay đổi tại đây (Ctrl +,) Quit: đóng tất cả các cửa sổ IDE (Ctrl + Q)
Undo / Redo: quay lại một hoặc nhiều bước bạn đã làm trong khi chỉnh sửa. Cut: cắt văn bản đã chọn khỏi trình chỉnh sửa.
Copy: sao chép văn bản đã chọn từ trình chỉnh sửa
Copy for Forum: sao chép và thay đổi kiểu mã phù hợp với diễn đàn.Copy as HTML: sao chép và thay đổi kiểu mã phù hợp với HTML.
Paste: dán văn bản từ văn bản đã sao chép.
Select All: chọn tất cả nội dung từ trình chỉnh sửa.
Comment / Uncomment: sử dụng để ghi chú và bỏ ghi chú các dòng mã đã chọn.
Increase / Decrease Indent: thêm hoặc xóa một khoảng trắng ở đầu mỗi dòng đã chọn
Find: tìm văn bản đã nhập trong trình chỉnh sửa
Find next: tìm vị trí tiếp theo của từ đang tìm kiếm.
Find previous: tìm vị trí trước đó của từ đang tìm kiếm.
Verify / Compile: kiểm tra hoặc xác minh chương trình của bạn nếu có bất kỳ lỗi nào và hiển thị trong bảng đầu ra.
Upload: biên dịch và tải mã lên bo Arduino.
Upload using programmer: tải mã lên bằng Programmer có sẵn trong tab Tools.
Export Compiled Binary: lưu file hex trong hệ thống
Show Sketch Folder: mở thư mục sketch hiện tại.
Include Library: thêm thư viện vào sketch của bạn bằng cách chèn các câu lệnh #include vào đầu mã
Add File… : thêm một file vào sketch và file mới xuất hiện trong tab mới trong cửa sổ.
Auto Format: định dạng mã của bạn thành một định dạng đẹp để mọi người có thể hiểu.
Archive Sketch: sao chép mã sang định dạng winrar (.zip)
Fix Encoding & Reload: khắc phục sự khác biệt có thể có giữa mã hóa bản đồ char của trình soạn thảo và các bản đồ char của hệ điều hành khác.
Serial Monitor: màn hình nối tiếp hiển thị giao tiếp trực quan bằng cách gửi và nhận dữ liệu
Board: để chọn loại bo Arduino
Port: để chọn cổng mà bạn đã kết nối Arduino
Programmer: để chọn một programmer phần cứng khi lập trình bo mạch hoặc chip và không sử dụng kiểu giao tiếp USB.
Burn Bootloader: được sử dụng để ghi bộ nạp khởi động vào bo Arduino
Chương trình naft RF24L01
Figure 1 3.2 NRF24L01 + PA LNA 2.4Ghz anten rời
+ Module sử dụng sóng radio băng tần 2.4Ghz để truyền dữ liệu
+ Tốc độ truyền lên tới 2Mbps
+ Hoạt động với công suất thấp
+ 11.3mA dòng điện tiêu thụ với chức năng truyền tín hiệu đi ở công suất phát là 0dBm
+ 12.3 mA dòng điện tiêu thụ với chức năng nhận dữ liệu ở tốc độ truyền 2Mbps
+ Dòng tiêu thụ 900nA ở chế độ công suất thấp
+ Dòng tiêu thụ 22uA ở chế độ standby
+ Nguồn điện đầu vào dải rộng từ 1.9V - 3.6V
+ Tự động xử lý gói dữ liệu đến và đi
+ Các chân input và output tương thích với điện áp 3.3V và 5V
IC chính: NRF24L01 + PA LNA 2.4Ghz anten rời
Điện áp cung cấp: 3.3 VDC
Điện áp giao tiếp GPIO: 3.3VDC, khi giao tiếp với các bỏad mạch 5VDC cần nối tiếp
Qua trở hoặc sử dụng các mạch chuyển mức điện áp
Công suất thu phát: 20dBm
Tốc độ truyền nhận tối đa: 2Mbit/s
Có PA LNA 2.4Ghz anten rời cho khoảng cách thu phát xa hơn rất nhiều
Sử dụng tương tự như NRF24L01 không có khuếch đại và có thể giao tiếp với các module không có khuếch đại PA và LNA
Tích hợp khuếch đại công suất phát PA ( power amplifier ) và LNA ( Low Noise Amplifier )
Chuẩn chân 2x8 tương tự các mạch NRF24L01 không có khuếch đại
- Mã code chương trình naft RF24L01
Chương trình servo
Table 5 3.3 Kết nối chân Servo với Arduino R3
- Mã code chương trình Servo
Arduino Uno R3 Động cơ Servo
A Lắp động cơ bào Shield và két nối với Arduino
Trước tiên, ghép board Arduino Mega 2560 và Motor Shield L293D lại với nhau.
Sau đó hàn dây vào động cơ, hàn 2 đầu dây vào 2 lá đồng giống vòng khoanh tròn.
Sau đó nối vào các chân M1, M2, M3, và M4 trong Shield Chúng ta đã hoàn thành xong phần động cơ.
Trên module Bluetooth HC-06 có 4 chân RXD, TXD, GND và VCC.
VCC ta sẽ nối vào nguồn 5V được cấp trên Arduino và GND sẽ nối vào GND trên Arduino Còn lại RXD và TXD, đối với mạch Arduino Mega 2560 thì để đơn giản thuận tiện, chúng ta sẽ nối RXD vào TX3 trên Arduino (chân số 14), TXD nối với RX3 trên Arduino (chân số 15).
C.Lắp ráp Arduino, động cơ vào khung xe
Về khung xe, chúng ta sử dụng Google Sketchup để tạo 1 khung theo cá tính của mình, sau khi có khung xe rồi, lắp tất cả module vào khung.
4.2 Nạp chương trình code cho xe
Nhóm đã hoàn thiện mô hình xe và vận hành thực tế.
Xe chạy bắt tín hiệu ổn, chạy đúng với các lệnh do người điều khiền bấm trên tay điều khiển
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ
Xe được hoàn thành sớm nhờ sự nổ lực của nhóm, cho chạy thử thì khá là đồng bộ.
Có được kinh nghiệm làm robot, được sản phẩm để giao lưu với các đội khác. Tăng sự đoàn kết của nhóm.
5.2 Nhận xét và đánh giá
Xe được chạy thử ổn định.
Trong quá trình làm bị hư linh kiện.
Lỗi vặt. Điểm yếu xuất hiện khi loại bánh đen dễ trơn trượt, khó lên dốc.
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
-Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế, lắp ráp và vận hành robot voi tham gia animal season 5 do Câu lạc bộ IAC tổ chức Đội robot mini học được nhiều thứ bổ ích về mạch điện, về lập trình và quy trình thiết kể kỹ thuật Trong đó có nhiều lần đội đứng trước những khó khăn khi bị cháy mạch, cháy servo vì trong quá trình làm thiếu kinh nghiệm Nhưng qua những lần thất bại, đội robot mini luôn khắc phụ sự cô, rút ra những bài học kinh nghiệm để lần sau không mắc phải sai lầm Trong quá trình làm robot, đội robot mini được các anh chị trong Câu lạc bộ Robot mini giúp đỡ tận tình
-Trong tương lai không xa, robot voi có thể được ứng dụng làm thành các xe tải có hệ thống gấp, nâng và giữ đồ vật ứng dụng trong cứu hộ, cứu nạn và vận tải hàng hóa.
HOÀN THIỆN
Thành quả
Nhóm đã hoàn thiện mô hình xe và vận hành thực tế.
Xe chạy bắt tín hiệu ổn, chạy đúng với các lệnh do người điều khiền bấm trên tay điều khiển
KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ
Kết quả
Xe được hoàn thành sớm nhờ sự nổ lực của nhóm, cho chạy thử thì khá là đồng bộ.
Có được kinh nghiệm làm robot, được sản phẩm để giao lưu với các đội khác.Tăng sự đoàn kết của nhóm.
Nhận xét và đánh giá
Xe được chạy thử ổn định.
Trong quá trình làm bị hư linh kiện.
Lỗi vặt. Điểm yếu xuất hiện khi loại bánh đen dễ trơn trượt, khó lên dốc.
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN