Báo cáo tiểu luận đề tài chế tạo animal robot để di chuyển đồ vật

1.1.ĐẶT VẤN ĐỀHiện nay các nhà máy hạt nhân hoạt động rất nhiều và các công nhân đang làm việc trong các môi trường này đang phải đối mặt với rất nhiều chất độc hại.. Chính vì vậy chúng

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN - ∆ -⸙ ⸙

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: Chế tạo animal robot để di chuyển đồ vật

GVHD: TS Vũ Văn Phong SVTH:

1 Hồ Viết Nhân 22151265

2 Nguyễn Quang Minh 22151256

3 Nguyễn Quốc Nhật 22151268

4 Cao Đăng Phúc Tấn 2215195

Tp Hồ Chí Minh tháng 12 năm 2022

MỤC LỤC

Trang bìa i

Nhiệm vụ đồ án ii

Lịch trình iii

Cam đoan iv

Lời cảm ơn v

Mục lục vi

Liệt kê hình vẽ ix

Liệt kê bảng vẽ ……… xi

Tóm tắt xii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 2

1.3 Mục tiêu 3

1.4 Giới hạn 3

1.5 Nội dung nghiên cứu 3

1.6 Bố cục 4

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 Tổng quan vi điều khiển VN8-01 6

2.2 Đặc điểm thiết kế phần cứng VN8-01 9

2.2.1 Thiết kế CPU dạng RISC 9

2.2.2 Cấu trúc Pipeline 5 tầng 9

2.3 Tổ chức bộ nhớ trong VN8-01 12

2.3.1 Bộ nhớ chương trình 12

2.3.2 Bộ nhớ dữ liệu 13

2.4 Cấu trúc I/O của VN8-01 15

2.5 Xử lý ảnh 17

2.6 Xử lý tín hiệu 15

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 71

3.1 Mục đích sử dụng mở rộng các chuẩn giao tiếp 72

3.2 Chuẩn truyền thông 1 dây (1-wire) 73

3.2.1 Tổng quan về cảm biến 1 dây 73

3.2.2 Giao thức giao tiếp của chuẩn truyền thông 1 dây 73

3.2.3 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 76

ii

3.3 Chuẩn truyền nối tiếp 2 dây - I2C 84

3.3.1 Đặc điểm truyền thông I2C 84

3.3.2 Quá trình giao tiếp giữa 2 thiết bị trên bus I2C 86

3.4 Ứng dụng minh họa dùng cảm biến 1 dây kết hợp IC truyền thông I2C 95

3.5 Thiết kế hệ thống giao tiếp camera và máy tính 96

3.6 Thiết kế chương trình 98

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 99

4.1 Giới thiệu .100

4.2 Thi công hệ thống những kết quả khác 103

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 116

5.1 Kết quả 1 .117

5.2 Kết quả 2 117

5.3 Kết quả 3 và những kết quả khác 118

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 119

6.1 Kết luận

6.2 Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO PHU LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay các nhà máy hạt nhân hoạt động rất nhiều và các công nhân đang làm việc trong các môi trường này đang phải đối mặt với rất nhiều chất độc hại Hay việc vận chuyển đồ trong các kho đông lạnh cũng có môi trường làm việc khắc nghiệt Để bảo đảm sức khỏe cho con người chúng ta có thể áp dụng robot để làm phục vụ con người trong các môi trường khắc nghiệt như vậy

Chính vì vậy chúng ta cần tạo ra robot có thể di chuyển được các đồ vật và có thể điều khiển từ khoảng cách xa

1.2 MỤC TIÊU

Tạo ra robot mang hình dạng của 1 con voi có thể gắp và di chuyển được các đồ vật đến sắp xếp đúng vị trí mà chúng ta yêu cầu Sử dụng điều khiển không dây (Bluetooth) qua điện thoại di động để điều khiển robot hoạt đông

1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU

Liệt kê các nội dung chính sẽ được thực hiện trong đề tài ví dụ:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Tính toán thiết kế

Chương 4: Thi công sản phẩm

Chương 5: Kết quả_Nhận xét _Đánh giá

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

1.4 GIỚI HẠN

Yêu cầu về kích thước: 25x20x20cm (dài – rộng – cao)

Khối lượng có thể gắp: dưới 500g

Phạm vi hoạt động: trong vòng bán kính 10m

Tốc độ tối đa: 1,5 m/s;

2.1 YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN

iv

Điều khiển xe thông qua module bluetooth HC-05 sử dụng app “Bluetooth RC Car” for

android

Hình 2.1 Giao diện app “Bluetooth RC Car”

2.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.2.1 Thiết kế phần cứng:

Nhìn vào hình 2.2 để ta có một cái nhìn tổng quát nhất về mô hình xe điều khiển từ xa

sẽ bao gồm các khối chính: khối nguồn, khối xử lí, module Bluetooth, driver động cơ, động cơ DC trái và động cơ DC phải

Hình 2.2 : Sơ đồ khối tổng quát

2.2.2 Khối xử lí động cơ

Khối xử lý sử dụng bo mạch ArduinoUNO Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ

model Bluetooth, xử lý và xuất dữ liệu cho modul Driver động cơ

Hình 2.3 Arduino UNO R3

vi

2.2.3 Khối nguồn:

Khối nguồn sử dụng đế giữ 3 cell pin và 3 viên pin 18650

Hình 2.4 đế cell pin

Hình 2.5 Pin 18650

2.2.4 Khối driver động cơ

Điều khiển động cơ DC bằng mạch cầu H Mặt khác, để điều khiển hướng quay, chúng ta chỉ cần đảo ngược hướng của dòng điện qua động cơ, và phương pháp phổ biến nhất để làm điều đó là sử dụng mạch cầu H Một mạch cầu H chứa bốn chân chuyển mạch, điện trở hoặc MOSFET, với động cơ ở trung tâm tạo thành một cấu hình giống như chữ H Bằng cách kích hoạt hai công tắc cụ thể cùng một lúc, chúng ta có thể thay đổi hướng của dòng điện, do đó thay đổi hướng quay của động cơ L298N là trình điều khiển động

cơ

H-Hình 2.6 Khối điều khiển động cơ

Tiếp theo là các đầu vào điều khiển logic Các chân Bật A và Bật B được sử dụng để bật

và kiể m soát tốc độ của động cơ Nếu một dây có mặt trên chân này, động cơ sẽ được kích hoạt và hoạt động ở tốc độ tối đa, và nếu chúng ta loại bỏ dây, chúng ta có thể kết nối một đầu vào PWM với chân này và theo cách đó kiểm soát tốc độ của động cơ Nếu chúng ta kết nối chân này với Ground, động cơ sẽ bị vô hiệu hóa Các chân Đầu vào 1 và Đầu vào 2 được sử dụng để điều khiển hướng quay của động cơvà đầu vào 3 và 4 cho động cơ B Sử dụng các chân này, chúng tôi thực sự điều khiển các công tắc của mạch cầu H bên trong IC L298N Nếu đầu vào 1 ở mức THẤP và đầu vào 2 là CAO thì động

cơ sẽ di chuyển về phía trước và ngược lại, nếu đầu vào 1 ở mức CAO và đầu vào 2 ở mức THẤP thì động cơ sẽ di chuyể n lùi Trong trường hợp cả hai đầu vào đều giống nhau, cùng THẤP hoặc CAO, động cơ sẽ dừng Điều tương tự áp dụng cho đầu vào 3 và

4 và động cơ B

2.2.5 Khối xử lí

viii

Hình 2.7 Thuật toán cho Arduino

Hình 2.8 Code cho Arduino

2.2.6 Khối tay kẹp

Sử dụng 2 servo MG90S để điểu khiển tay kẹp lên xuống và gắp thả đồ vật

Hình 2.9 Tay gắp robot

Hình 2.10 Servo MG90S

Chương 3 THI CÔNG HỆ THỐNG

Sinh viên trình bày kết quả thi công phần cứng và những kết quả xây dựng trên

phần mềm

3.1 GIỚI THIỆU

Để hoàn thiện được sản phẩm “aminal robot” chúng ta cần thi công sắp xếp các khối

đã thiết kế lên khung xe Để cho ra sản phẩm robot mang thân hình của một chú voi có khả năng di chuyển và gắp các đồ vật di chuyển đến các nơi cần đến

3.2 THI CÔNG HỆ THỐNG

3.2.1 Thi công moudule Bluetooth với Arduino và driver moto

x

Hình 3.1 Sơ đồ đi dây Arduino + driver moto và module Bluetooth

ENA L298 gắn chân 10 arduino;

ENB L298 gắn chân 11 arduino;

IN1 L298 gắn chân 7 arduino;

IN2 L298 gắn chân 6 arduino;

IN3 gắn chân 5 arduino;

IN4 L298 gắn chân 4 arduino;

Hình 3.2 code Arduino

3.2.2 Thi công tay kẹp và servo

Hình 3.3 Tay kẹp sau khi lắp ghép xong

xii

Hình 3.3 Sơ đồ đi dây cho servo

3.2.2 Thi công hoàn thiện mạch

Hình 3.4 Sơ đồ đi dây toàn bộ hệ thống

Chương 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Sinh viên trình bày kết quả của quá trình làm đề tài nghiên cứu được những gì kèm theo minh chứng và giải thích, đánh giá kết quả đạt được

4.1 Kết quả thực hiện

4.2 Hướng phát triển

xiv