Báo Cáo Tiểu Luận Thiết Kế Và Chế Tạo Robot Dò Line.pdf

Và để em có thể đạt được những thành quả trên, không thể thiếu sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của Thầy Phạm Nguyễn Nhựt Thanh nên đề tài nghiên cứu của nhóm em mới có thể hoàn thiện tốt

B GIÁO DỘ ỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

TP H Chí Minh, ngày tháng 1 ồ 04 năm 2024

Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất , cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn đến t t c các cá nhân và t ấ ả ổ chức đã tạo điều ki n h ệ ỗ trợ , giúp đỡ em trong su t quá ốtrình h c t p và nghiên cọ ậ ứu đề tài này Trong su t th i gian t khi bố ờ ừ ắt đầu h c t p tọ ậ ại trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô và bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nh t, em xin gấ ửi đến quý Th y Cô ầ ở Viện Kĩ Thuật đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường Và để em

có thể đạt được những thành quả trên, không thể thiếu sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của

Thầy Phạm Nguyễn Nhựt Thanh nên đề tài nghiên cứu của nhóm em mới có thể hoàn

thiện tốt đẹp

M t l n n a, xin chân thành cộ ầ ữ ảm ơn Thầy Phạm Nguy n Nh t Thanh ễ ự – Người đã trực tiếp giúp đỡ, quan tâm, hướng d n nhóm em hoàn thành t t bài báo cáo này trong thẫ ố ời gian qua

Trong quá trình làm đồ án, do lượng kiến thức và thời gian có hạn nên cũng còn nhiều thiếu xót, mong Thầy cho em những đóng góp chân thành nhất để cải thiện và rút kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN V Ề ĐỀ TÀI 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích chọn đề tài 2

1.3 S ợ lược các bước thực hiện 2

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 4

2.1 Cấu trúc t ng th ổ ể 4

2.2 Sơ đồ ế k t n i và m ch PCB ố ạ 4

2.3 Thiế ế đế xe 5t k

2.4 Liệt kê linh ki n ệ 6

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 7

3.1 Ý tưởng l p trình ậ 7

3.2 L p trình ậ 7

CHƯƠNG 4: TỔNG HỢP HỆ THỐNG 21

4.1 Thực nghi m h ệ ệ thống 21

Chương 5: KẾ T LU ẬN VÀ HƯỚ NG PHÁT TRIỂN 22

5.1 K t qu ế ả đạt được 22

5.2 Các h n chạ ế 22

5.3 Phương hướng phát triển trong tương lai 22

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: C u ấ trúc t ng th ổ ể ………4

H h 2.2: S ìn ơ đồ k t n i ế ố ………4

H h 2.3: ìn Sơ đồ nguyên lý m ch c m bi n dò line ạ ả ế ………5

H h 2.4: ìn Đế xe………5

Hình 4.1: Ch y ạ thử xe dò line……… 21

MỤ C LỤC B NG Ả B ng 2.1: ả Liệt kê danh sách linh ki nệ ……… 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Lý do chọn đề tài

Robot dò line là m t loộ ại robot đơn giản nhưng có nguyên lý hoạt động tương đối

ph c t p Nó s d ng các c m biứ ạ ử ụ ả ến quang điện để phát hiện và phân tích các đặc trưng của đường kẻ, t ừ đó điều khiển robot đi theo đường kẻ m t cách chính xác Vi c nghiên c u và ộ ệ ứphát tri n robot dò line giúp chúng ta hiể ểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động c a các c m bi n ủ ả ếquang điện, đồng th i phát tri n các thuờ ể ật toán điều khiển robot tiên tiến hơn Robot dò line

có thể được s dử ụng để thực hi n các nhi m vệ ệ ụ đơn giản, ch ng hẳ ạn như ậ v n chuy n hàng ểhóa, phân lo i s n ph m, ho c gi i trí Vi c nghiên c u và phát tri n robot dò line giúp ạ ả ẩ ặ ả ệ ứ ểchúng ta mở ra những khả năng mới trong việ ứng d ng robot vào thc ụ ự ế c t

Lý do v ề ứng d ng th c t , Robot dò line có th ụ ự ế ể được ứng d ng trong nhiụ ều lĩnh vực khác nhau, ch ng hẳ ạn như:

+ S n xu t: robot dò line có thả ấ ể được s dử ụng để ậ v n chuy n nguyên v t li u, lể ậ ệ ắp ráp linh kiện, ho c kiặ ểm tra chất lượng s n phả ẩm

+ Logistics: robot dò line có thể được s dử ụng để ậ v n chuy n hàng hóa trong kho ểbãi, hoặc giao hàng đế ận t n tay khách hàng

+ Giáo d c: robot dò line có thụ ể được s dử ụng để ả gi ng d y v khoa h c kạ ề ọ ỹ thuật,

ho c gi i trí cho tr em.Vi c nghiên c u và phát triặ ả ẻ ệ ứ ển robot dò line giúp chúng ta đáp ứng được nhu cầu ứng d ng robot trong thực tế, góp phụ ần thúc đẩy sự phát triển c a nền kinh ủ

t Robot dò line là mế ột đề tài nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và th c ti n Vi c nghiên ự ễ ệcứu và phát triển robot dò line giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động c a các ủcảm biến quang điện, đồng th i phát triờ ển các thuật toán điều khiển robot tiên tiến hơn Ngoài ra, robot dò line còn có nhi u ề ứng d ng th c t ụ ự ế trong các lĩnh vực s n xu t, logistics, ả ấgiáo dục,

k t hế ợp được v i khá nhi u thành phớ ề ần điện tử (vi điều khi n, c m biể ả ến quang điện, động

cơ bước), nên những robot dò line rất phù hợp để sinh viên học tập và nghiên cứu thêm về ngành t ng hóa m t cách c ự độ ộ ụ thể

1.3 S ợ lược các bước th c hiự ện

Các bước thực hiện robot dò line có thể được chia thành 4 bước chính, bao gồm:

1.3.1 Thiết kế robot dò line

Bước đầu tiên là thiết kế robot dò line Ở bước này, cần xác định cấu trúc cơ khí của robot, chọn lựa các linh kiện điện t phù h p và thiử ợ ết kế mạch điện điều khi n robot ể

Cấu trúc cơ khí

Cấu trúc cơ khí của robot dò line thường bao gồm các thành phần chính sau:

* Khung xe: là phần khung đỡ các linh kiện điệ ử và cơ khí củn t a robot

* Động cơ: là bộ phận cung cấp lực kéo cho robot di chuyển

* Bánh xe: là bộ phận ti p xúc vế ới mặt đường và giúp robot di chuy n ể

* C m biả ến quang điện: là bộ phận phát hiện đường k ẻ và giúp robot điều khiển đi theo đường kẻ

Linh kiện điện tử

Các linh kiện điệ ử thường được sử ụn t d ng trong robot dò line bao gồm:

* Vi điều khiển: là bộ não của robot, chịu trách nhiệm điều khiển các hoạt động của robot

* Cảm biến quang điện: là b ph n phát hiộ ậ ện đường k ẻ

* Driver động cơ: là bộ phận điều khiển động cơ

Mạch điện điều khi n ể

Mạch điện điều khiển robot dò line có nhi m v ệ ụ truyền tín hi u t ệ ừ vi điều khiển đến các linh kiện điện tử khác, bao gồm c m biả ến quang điện, driver động cơ,

1.3.2 Thi công robot dò line

Sau khi thiết kế xong, c n ti n hành thi công robot dò line ầ ế Ở bước này, c n c t gầ ắ ọt, lắp ráp các chi tiết cơ khí và lắp đặt các linh kiện điện tử

Cắt gọt, lắp ráp các chi tiết cơ khí

C t g t, l p ráp các chi tiắ ọ ắ ết cơ khí cần được th c hi n c n thự ệ ẩ ận để đảm b o robot hoả ạt động ổn định

Lắp đặt các linh kiện điện tử

Lắp đặt các linh kiện điện tử cần được th c hiự ện đúng theo sơ đồ ạch điệ m n

1.3.3 Điều khiển robot dò line

Sau khi thi công xong, c n ti n hành lầ ế ập trình vi điều khiển để điều khiển robot đi theo đường kẻ

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến dò line 2.3 Thiế ế đết k xe

Hình 2.4: Đế xe

const int selectPins[3] = {2, 3, 4}; // S0->2, S1->3, S2->4

const int zInput = A0; // > Connect common (Z) to A0 (analog input)

bool calibration_mode = false;

8

bool sensor_check_mode = false;

bool start_mode = false;

int calibration_process = 1; // > Variable for the sequence of the calibration process int Motor_L = 11; // > D11->IN4 (To adjust the direction of the left motor rotation) int Motor_L_PWM = 10; // > D10->IN3 (To set the left motor PWM value)

int Motor_R_PWM = 9; // > D9->IN2 (To set the right motor PWM value)

int Motor_R = 8; // > D8->IN1 (To adjust the direction of the right motor rotation) int PWM_Speed = 230; // > Variable for the PWM value

int PWM_Max_R = PWM_Speed;

int PWM_Max_L = PWM_Speed;

check_Error(); // > Call the check_Error () subroutine to get an Error value int P = error;

int I = I + error;

int D = error - last_error;

int PID = (Kp * P) + (Ki * I) + (Kd * D);

int PWM_R = PWM_Max_R - PID;

int PWM_L = PWM_Max_L + PID;

PWM_R = PWM_R - PID;

PWM_L = PWM_L + PID;

last_error = error;

if (PWM_R >= 0) {

if (btn_num == 1) Button_Result = digitalRead(Button_Pin_1);

if (btn_num == 2) Button_Result = digitalRead(Button_Pin_2);

if (btn_num == 3) Button_Result = digitalRead(Button_Pin_3);

return Button_Result;

for (byte i=0; i<=7; i++) {

if (Sensor_ADC_0[i] > HighRef[i]) HighRef[i] = Sensor_ADC_0[i];

for (byte i=0; i<=7; i++) {

ResultRef[i] = HighRef[i] + LowRef[i];

for (byte pin=0; pin<=7; pin++) {

selectMultiplexerPin(pin); // > Select one at a time

Sensor_ADC_0[pin] = analogRead(A0); // > and read Z

}

}

void selectMultiplexerPin(byte pin) {

for (int i=0; i<3; i++) {

if (pin & (1<<i))

void printBinaryByte(byte value) {

for (byte mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {

u8g.print((mask & value) ? '1' : '0');

}

}

CHƯƠNG 4: TỔNG HỢP HỆ THỐNG

4.1 Thực nghi m h ệ ệ thống

Hình 4.1: Chạ thửy xe dò line

- Hệ thống v n hậ ành n nh và có ổ đị thể di chuy n ể đoạn cua 45 độ

- Kho ng cả ách gi a 2 ữ đường k t i ẻ ố thiểu xe v n hđể ậ ành n nh là 10 cm ổ đị

- Tốc độ cài t m c d i 80% tđặ ở ứ ướ ốc độ ố đ t i a thì xe ho t ng cạ độ ực kỳ chính xác

Với s phát tri n không ng ng c a khoa hự ể ừ ủ ọc kĩ thuật nói chung và lĩnh vực điện t nói ửriêng, thì đề tài này còn có th nâng cể ấp thêm tính năng cải thiện mẫu mã để cho ra m t s n ộ ả

phẩm tốt hơn dể đáp ứng trong công vi c h c t p và trong cuệ ọ ậ ộc sống

Xu hướng phát tri n các s n ph m c a ngành công nghi p vi mể ả ẩ ủ ệ ạch điện tử dựa trên tiêu chí đơn giản: nh , nhanh và r ỏ ẻ hơn Nhờ xu hướng phát tri n này nên công nghi p vi mể ệ ạch điện tử đã phát triển song hành v i rất nhiớ ều lĩnh vực khác nhau và có doanh thu trên toàn cầu luôn tăng trong những năm qua

TÀI LIỆU THAM KH O Ả

[1] ThS.Nguy n Th ễ ị Ngọc Anh, ThS.Võ Thị Bích Ng c- ọ Kĩ thuật điện t ử

[2] ThS Ph m Quạ ốc Phương, Cảm bi n và x lý tín hiế ử ệu đo, Đạ ọi h c công ngh TPHCM, ệNăm 2017

[3] TS Lê Ng c Bích, Thi t b và họ ế ị ệ thống tự động, Đại h c công nghọ ệ TPHCM, Năm

2017

[4] ThS Hoàng Văn Ninh- K ỹ thuật điều khi n và t ng hóa ể ự độ

[6] https://www.arduino.cc/