Báo cáo quy trình kỹ thuật tìm hiểu, thiết kế, lắp đặt và lập trình cho robot voi

-Nguyên lý hoạt động cơ bản của loại robot này là Robot được sử dụng truyền động điện, khí nén Robot được sử dụng truyền động điện, khí nén, điều khiển không dây để di chuyển và nâng gấp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA ĐT-CHẤT LƯỢNG CAO

-*** *** -  

BÁO CÁO QUY TRÌNH KỸ THUẬTTÌM HIỂU, THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ LẬP TRÌNH CHO ROBOT VOI

(Chiều thứ ba, tiết 7-11)

GVHD: ThS.Nguyễn Trần Minh Nguyệt

2.2.3 Thiết bị điều khiển 2.2.4 Mạch điều khiển động cơ

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

-Robot voi là loại robot có khả năng di chuyển và chức nâng gắp, giữ vật thể theo điều khiển để robot có thể nhận biết và di chuyển theo thể lệ của cuộc thi animal season 5.

-Nguyên lý hoạt động cơ bản của loại robot này là Robot được sử dụng truyền động điện, khí nén Robot được sử dụng truyền động điện, khí nén, điều khiển không dây để di chuyển và nâng gấp, giữ vật thể

-Do đó chúng ta phải thiết kế, lập trình sao cho robot có thể điều khiển theo theo ý thích của chúng ta.

Mục tiêu đề tài 1.Ý tưởng:

- Robot sẽ cần có sự linh hoạt, cơ động và ngoại hình vừa phải để có ưu thế trong cuộc thi cũng như phù hợp với thể lệ

- Cần có sự cân bằng trong khối lượng và kích thước của robot - Robot sẽ sử dụng hạ áp để dòng điện được ổn định

- Động cơ cần có giảm tốc để hoạt động hiệu quả

- Robot được điều kiển với tay cầm PS2 với khả năng kết nối ổn định

2.Mục đích:

-Tham gia cuộc thi animal robot season 5 -Giao lưu và học hỏi kinh nghiệm từ các đội thi.

-Chủ động trong việc tìm kiếm cách lắp rắp một con robot, nâng cao sự hiểu biết.

-Tham khảo ý kiến CLB IAC 18/11/2022 25/11/2022 -Viết code và sửa chữa

-Tham khảo ý kiến CLB IAC 26/11/2022 27/11/2022 -Trang trí và cắt fomex 28/11/2022 1/12/2022 -Luyện tập để thi đấu

XÂY DỰNG PHẦN CỨNG2.1 Thiết kế tổng quan

•Vi điều khiển

•Thiết bị điều khiển(tay cầm PS2) •Mạch điều khiển động cơ •Động cơ gắp, nâng và giữ vật •Động cơ di chuyển.

•Khung xe làm bằng mica

2.2 Chi tiết thiết kế 2.2.1 Nguồn:

Để sử dụng hiệu quả thì nguồn được lựa chọn phải tối thiểu 12V để cung cấp đủ nguồn cho L298N Nguồn nhóm lựa chọn đủ để thiết bị chạy ổn định trong một bài thi.

Pin 18650: Là loại pin Li-ion (Lithium-Ion) với dung lượng lên tới 2000mah Nhóm sử dụng 3 cục pin 18650.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

•Tên sản phẩm: Pin sạc Lithium•Loại Pin: Li-ON

2.2.2 Vi điều khiển

*Sử dụng vi điều khiển Arduino:

-Arduino một nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm:

+Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit

+Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.

- Arduino có nhiều loại chân khác nhau, mỗi loại được ghi chú trên bo mạch và được sử dụng cho các chức năng khác nhau.

+GND : Viết tắt của ‘Ground’ Có một số chân GND trên Arduino, có thể sử dụng bất kỳ chân nào để nối đất cho mạch.

+5V & 3.3V : Chân 5V cấp nguồn 5 vôn, và chân 3.3V cấp nguồn 3,3 vôn Hầu hết các linh kiện đơn giản sử dụng với Arduino chạy ổn định ở 5 hoặc 3,3 vôn.

+Analog : Khu vực các chân có ký hiệu 'Analog In' (A0 đến A5 trên UNO) là các chân nhận tín hiệu đầu vào Các chân này có thể đọc tín hiệu từ một cảm biến tương tự (như cảm biến nhiệt độ) và chuyển đổi nó thành một giá trị số mà chúng ta có thể đọc.

+Digital : Qua khu vực các chân analog là tới các chân digital (0 đến 13 trên UNO) Các chân này sử dụng cho cả đầu vào digital (ví dụ như cho biết nút nào được nhấn) và đầu ra digital (như cấp năng lượng cho đèn LED).

+PWM : Bạn có thể thấy dấu ngã (~) bên cạnh một số chân số (3, 5, 6, 9, 10 và 11 trên UNO) Các chân này hoạt động như các chân digital thông thường, ngoài ra có thể sử dụng cho điều chế độ rộng xung (PWM).

+AREF : Là viết tắt của tham chiếu analog Chân này thường ít được sử dụng Thỉnh thoảng nó được dùng để thiết lập điện áp tham chiếu bên ngoài (giữa 0 và 5 Vôn) làm giới hạn trên cho các chân analog đầu vào.

2.2.3 Thiết bị điều khiển:

 Với kích thước nhỏ gọn : 230 mm (W) × 28 mm (H) × 152 mm, Khoảng 900g

 Yêu cầu nguồn: DC 8.5V

 Tiêu thụ điện năng hiện tại (tiêu thụ điện năng): Khoảng 5.3A (khoảng 45W)  Để kết nối được PS2 với mạch Arduino cần một mạch chuyển đổi:

 Mạch chuyển mức tín hiệu PS2 sử dụng nguồn và mức logic trên GPIO là 3V3 nên khi nối với Vi điều khiển 5V cần qua 1 mạch chuyển mức điện áp giao tiếp để tránh mạch điều khiển bên trong tay cầm bị cháy

 Mạch chuyển đổi gồm các chân: GND, DAT, MISO,MOSI,CLK,SS Các chân MISO,MOSI,CLK,SS sẽ được lắp vào chân Digital Chân GND,DAT cám chấn Power.

 Khuyết điểm khi sử dụng PS2 là do dễ tiếp cận nên nhiều đội thi sử dụng và sử dụng chung một thư viện nên PS2 dễ bị nhiễu, không bắt được tín hiệu và dễ bị PS2 của đội khác kết nối.

 Tay cầm điều khiển PS2 được lắp theo sơ đồ sau:

2.2.4 Mạch điều khiển động cơ -Sử dụng mạch L298N:

+Giúp điều khiển các động cơ, tốc độ, hướng của động cơ

+Điều khiển được 2 động cơ DC cùng 1 lúc: + Điện áp đầu và của L298N: 5~30VDC +Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A, +Công suất tối đa: 25W

2.2.5 Động cơ di chuyển

 Thông số kỹ thuật

 Điện áp: 3-12VDC, khuyến nghị ở giải điện áp (6-8VDC)  Dòng: 70mA (250mA Max) ở 3V

 Mô men xoắn: 800gfcm

2.2.6 Động cơ gắp, nâng và giữ vật:

-Động cơ Servo được làm để gắp và nâng hạ vật: Servo MG90S (cho phần gắp) và Servo

•Operating Speed: 0.1sec/60degree(4.8V), 0.08sec/60degree(6V) •Bánh răng: Kim loại.

•Độ dài dây nối: 175mm •Trọng lượng: about 13.4g

•Kích thước: 22.8 x 12.2 x 28.5mm(hình 2.2.6.a và hình 2.2.6.b)•Kết nối với arduino (hình 2.2.6.c)

Hình 2.2.6.a Hình 2.2.6.b

Hình 2.2.6.c

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Động cơ Servo MG996R RC (360 độ)

– Chủng loại : Động cơ servo – Type: MG996 (360 độ )

2.2.7 Hạ áp

Nguồn vào là 12V nên dùng hạ áp để giảm xuống 4,8V để sử dụng được Servo MG996R và Servo MG90S Có rất nhiều hạ áp nhưng nhóm sẽ dùng DC-DC Buck 5A XL4015E có Led hiển thị điện áp.

- Mô tả: Mạch giảm áp DC nhỏ gọn có khả năng giảm áp từ 30V xuống 1.5V mà vẫn đạt hiệu suất cao (92%) Thích hợp cho các ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho các thiết bị như camera, motor , robot.

-Thông số kỹ thuật:

 Model: XL4015-ADJ DC-DC 5A  Điện áp đầu vào: 4V-38V  Điện áp đầu ra: 1.25V-36V

 Công suất: Đỉnh 75W- 5A, nên sử dụng trong khoảng 4.5A (nếu dùng ở công suất ra lớn, cần chú ý bổ sung tản nhiệt).

 Điện áp vào 4,0 ~ 38V (Điện áp đầu vào phải cao hơn điện áp đầu ra 1.5v ở trên)  Hiệu suất chuyển đổi: lên đến 96%

2.2.8 Khung xe làm bằng bìa nhựa mica:

• Kích thước của khung xe : chiều dài khoảng 25cm, chiều rộng 14,8 cm, đường kính bánh xe 6cm, khung xe robot có những ưu điểm sau: • Cơ cấu cơ khí đơn giản, dễ dàng lắp ghép

• Sử dụng 4 động cơ giảm tốc DC chuyển hướng linh hoạt dựa trên xử lý tốc độ của động cơ, Khung xe có kích thước lớn, rất dễ để mở rộng, lắp đặt các module, mạch điện hỗ trợ

KẾT QUẢ THỰC HIỆN

-Video xe hoạt động:

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhóm: Creative Thinking

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Hệ đào tạo: Chất lượng cao

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Bộ môn Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đã tạo điều kiện để chúng em thực hiện dự án này.

Để hoàn thành bài tập lớn này, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên

ThS.Nguyễn TRần Minh Nguyệt đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện để có thể thực hiện tốt dự án này.

Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn đến các thành viên trong nhóm đã cùng nhau thảo luận, thu thập tài liệu và cùng nhau giúp đỡ, giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình thực hiện bài tập lớn này

Mặc dù đã cố gắng để thực hiện dự án một cách tốt nhất Song do có sự hạn chế về kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn để đề tài này được hoàn chỉnh hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!