đề tài mobile robot AGV bám theo line

Mo b il e R o b ot 201 Mục Lục PHẦN 1: 1.1 XÂY DỰNG ĐỀ BÀI Tổng quan 1.1.1 Mobile robot AGV mobile robot 1.1.2 Lịch sử phát triển AGV mobile robot 1.1.3 Phân loại AGV mobile robot .4 1.1.4 Ứng dụng Mobile robot AGV mobile robot 1.2 Xác định đầu 1.3 Chọn phương án sơ .6 1.3.1 Cấu hình xe 1.3.2 Chọn loại động .7 1.3.3 Chọn cảm biến sơ 1.3.4 Chọn giải thuật điều khiển 1.4 Phân công công việc 1.5 Biểu đồ Gainn PHẦN 2: TIẾN HÀNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 10 2.1 Thiết kế phần .10 2.1.1 Cấu hình xe .10 2.1.2 Động (motor) 10 2.2 Mô hình hóa .13 2.2.1 Mô hình hóa robot bám line 13 2.2.2 Tính toán thông số để thiết kế điều khiển 14 2.2.3 Kết mô .15 2.3 Thiết kế phần điện cảm biến .18 2.3.1 Thiết kế hệ thống điện .18 2.3.2 Cảm biến 18 2.4 Giải thuật lập trình 22 2.4.1 Sơ đồ truyền tính hiệu .22 2.4.2 Sơ đồ giải thuật 23 2.4.3 Vi điều khiển trung tâm 23 Mo b il e R o b ot 201 2.4.4 Giao tiếp Driver 23 2.4.5 Giao tiếp Pixy CMUcam5 24 2.5 Thực nghiệm đánh giá kết 25 2.5.1 Giai đoạn 25 2.5.2 Giai đoạn 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO .28 Mo b il e R o b ot 201 PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỀ BÀI 1.1 Tổng quan 1.1.1 Mobile robot AGV mobile robot Cùng với phát triển không ngừng ngành khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp phát triển nhanh chóng Việc áp dụng máy móc đại vào sản suất yêu cầu thiếu nhà máy nhằm tăng suất, tăng chất lượng giảm giá thành sản phẩm Nằm phát triển đó, công nghệ chế tạo Mobile robot giới phát triển nhanh chóng nhằm đáp nhu cầu sản xuất, quốc phòng, nghiêng cứu… Mobile robot thực công việc với suất cao, hiệu môi trường mà người thực Trong dạng Mobile robot, AGV (Automatic guided vehicle) mobile robot có nhiều ứng dụng thực tế, phổ biến nhà máy, bến cảng, hệ thống giao thông…những nơi cần vận chuyển liên tục theo tuyến đường cố định, suất cao làm việc thời gian dài 1.1.2 Lịch sử phát triển AGV mobile robot AGV mobile robot phát minh Barrett Electronics vào năm 1953 Mỹ Lúc đầu xe kéo nhỏ chạy theo đường dẫn, dùng cảm biến dò theo từ trường AGV tồn mức năm 70 Công nghệ lúc cho phép mở rộng khả tính linh hoạt AVG Xe không dùng để kéo rơ moóc kho, mà sử dụng trình sản xuất, làm việc, hệ thống lắp ráp ô tô Ngày nay, AGV trở nên phổ biến có nhiều ứng dụng hiệu quả, thay sức lao động người, đặc biệt nước tiên tiến Ở nước ta, công nghệ chế tạo AGV mobile robot việc ứng dụng chúng vào sản xuất giai đoạn đầu lĩnh vực hứa hẹn nhiều tiềm tương lai Muốn phát triển công nghiệp hóa, đại hóa việc ứng dụng robot vào sản xuất đời sống yếu tố cần thiết Mo b il e R o b ot 201 1.1.3 Phân loại AGV mobile robot Theo chức năng: có kiểu AGV:  Xe kéo (Towing machine): xe kéo xuất bay thịnh hành Loại kéo nhiều loại toa hàng có khối lượng khác  Xe chở (Unit Load Machine): xe chở trang bị tầng khay chứa để chuyên chở  Xe đẩy (Cart Vehicle): xe đẩy có tính linh hoạt cao rẻ tiền Chúng sử dụng để chuyên chở vật liệu hệ thống lắp ráp  Xe nâng (Fork Vehicle): có khả nâng tải trọng đặt sàn bục cao hay khối hàng đặt giá Theo dạng đường : theo dạng đường AGV chia làm loại sau:  Loại không chạy theo đường dẫn (Free path navigation): di chuyển đến vị trí không gian hoạt động Đây loại xe AGV có tính linh hoạt cao định vị vị trí nhờ cảm biến quay hồi chuyển (Gyroscop sensor) để xác định hướng di chuyển, cảm biến laser để xác định vị trí vật thể xung quanh trình di chuyển, hệ thống định vị cục (Local navigation Location) để xác định tọa độ tức thời,…Việc thiết kế loại xe đòi hỏi công nghệ cao phức tạp so với loại AGV khác  Loại chạy theo đường dẫn (Fixed path navigation) :Xe AGV thuộc loại thiết kế chạy theo đường dẫn định sẵn gồm loại đường dẫn sau: - Đường dẫn từ: loại đường dẫn có cấu tạo dây từ (Magnetic wire) chôn ngầm sàn Khi di chuyển, nhờ có cảm biến cảm ứng từ mà xe di chuyển theo đường dây dẫn Loại đường dẫn không nằm bên mặt sàn nên có mỹ quan tốt, không ảnh hưởng đến công việc vận hành khác Tuy nhiên sử dụng phải tiêu tốn lượng cho việc tạo từ Mo b il e R o b ot 201 tính dây, đồng thời đường dẫn cố định thay đổi - Đường ray dẫn: xe AGV chạy ray định trước mặt sàn Loại sử dụng hệ thống chuyên dụng Nó cho phép thiết kế xe đơn giản di chuyển với tốc độ cao tính linh hoạt thấp - Đường băng kẻ sàn: xe AGV di chuyển theo đường băng kẻ sẵn sàn nhờ loại cảm biến nhận dạng vạch kẻ Loại có tính linh hoạt cao trình sử dụng người ta thay đổi đường cách dễ dàng nhờ kẻ lại vạch dẫn Tuy nhiên sử dụng, vạch dẫn bị bẩn hay hư hại gây khó khăn cho việc điều khiển xác xe 1.1.4 Ứng dụng Mobile robot AGV mobile robot AGV sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp dịch vụ giao thông vận tải, quân sự, an ninh, không gian, hộ gia đình, văn phòng tự động hóa hệ thống phòng thí nghiệm khoa học… Ví dụ môi trường độc hại, nguy hiểm, Robot Pioneer thiết kế để dò tìm kiểm tra nồng độ phóng xạ thảm họa Chernobyl Hay nơi mà người tới được, Robot MBARI’s ALTEX AUV hoạt động đáy biển Trong quân sự: Robot TALON dùng quân trang bị súng, rađa dò tìm, di chuyển linh hoạt loại địa hình Trong công nghiệp: AGV Mobile robot sử dụng chủ yếu để di chuyển thiết bị, mang vác nguyên liệu phụ kiện cần thiết Trong đời sống : Robot lau nhà RC 3000 có khả tự nhận biết khu vực chưa quét dọn dựa sensor trang bị Các sensor quang trang bị robot tự động đo độ bẩn sàn nhà đưa chế độ làm việc cho robot… 1.2 Xác định đầu Mo b il e R o b ot 201 Trong phạm vi đồ án Thiết kế hệ thống Cơ điện tử, chúng em thực chế tạo điều khiển Mobile Platform to Track a Reference Line, dạng phổ biến có nhiều ứng dụng cụ thể Mục đích đề tài bước đầu tìm hiểu, tiếp xúc với dạng Mobile robot này, áp dụng kiểm chứng kiến thức học thực tiễn Thiết kế mobile robot dò line Đường line màu xanh đỏ, độ rộng line 3,5mm Bán kính cong 200mm Độ xác robot (khả bám line) ± 2mm Tốc độ tối đa robot đạt 0,5m/s Thời gian thực 15 tuần Đường line dự kiến: 1.3 Chọn phương án sơ 1.3.1 Cấu hình xe Để di chuyển theo line có nhiều phương án lựa chọn cho mobile robot - Wheeled robot: Robot di chuyển bánh xe - Tracked robot: Robot di chuyển xích - Legged robot: Robot di chuyển chân - Air – based robot: Robot di chuyển không Mo b il e R o b ot 201 - Water – based robot: Robot di chuyển môi trường nước - Combination/hybrid robot: Robot có cấu tạo hỗn hợp kiểu Mỗi phương án có ưu nhược điểm riêng Vậy, ta phải lựa chọn phương án hợp lí với điều kiện thực tế, mục đích đề trình độ thành viên nhóm: - Trong thực tế nay, Việt Nam, để từ A đến B phương án di chuyển bánh xe lựa chọn tối ưu nhất, với ưu điểm gọn nhẹ, ma sát (so với bánh xích), giữ thăng tốt (so với di chuyển chân), đơn giản dễ điều khiển (so với Air – based robot Combination robot), có nhiều lựa chọn (2 bánh, bánh hay bánh…) giá thành rẻ - Mục đích đề thiết kế mobile robot di chuyển cạn (Water – based robot bị loại bỏ yếu tố này) - Các thành viên nhóm sinh viên nên trình độ có giới hạn, phương án phức tạp khó thực Với lí trên, phương án di chuyển bánh xe trở nên thiết thực với yêu cầu đơn giản, gọn nhẹ, dễ điều khiển, giữ thăng tốt, di chuyển nhiều dạng địa hình, an toàn giá thành rẻ Trong phương án di chuyển bánh xe, ta có nhiều lựa chọn hai bánh, ba bánh hay bốn bánh - Hai bánh: Đơn giản cấu nhiên phức tạp mặt điều khiển phải thêm yếu tố cân - Bốn bánh: Dễ điều khiển nhiên cấu lái phức tạp - Ba bánh: Đơn giản cấu lẫn điều khiển Phương án lựa chọn cuối cùng: - Wheeled robot 1.3.2 Chọn loại động Mo b il e R o b ot 201 Có nhiều loại động DC, DC servo, AC servo, step motor, BLDC Mỗi động có ưu khuyết điểm riêng Nhưng xét theo yêu cầu đề điều kiện thực tế, nhóm lựa chọn động DC servo với ưu điểm dùng nguồn chiều, điều khiển với độ tin cậy cao Step motor, moment tốt tốc độ cao giá thành hợp lý 1.3.3 Chọn cảm biến sơ Xét đến đòi hỏi độ xác ± 2mm camera đáp ứng được, tùy giá thành cao camera lựa chọn phù hợp với nhu cầu cần tìm hiểu, học hỏi nhóm Vậy cảm biến sử dụng Pixy CMUCam5 1.3.4 Chọn giải thuật điều khiển Để điều khiển Mobile robot ta có luật điều khiển sau: - Fuzzy - Adaptive control - Lyapunov - Neural Network … Từ việc sử dụng Camera xử lý ảnh, xác định sai số e1, e2, e3 với giá trị cụ thể Điều khiển Mobile robot không phức tạp, với động độc lập, hệ robot không thay đổi đường line cố định Vậy nên nhóm sử dụng luật điều khiển Lyapunov để tính toán từ sai số thành vận tốc cần thiết bánh xe chủ động Mo b il e R o b ot 201 1.4 Phân công công việc Vũ Quang Huy (trưởng nhóm): thiết kế phần điều khiển tiến hành thực nghiệm Trần Vũ Quang Trung: thiết kế phần điện lấy tín hiệu cảm biến Trương Quang Bảo: thiết kế phần Lê Khắc Trình: mô hình hóa mô 1.5 Biểu đồ Gainn Mo b il e R o b ot 201 PHẦN 2: TIẾN HÀNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2.1 Thiết kế phần 2.1.1 Cấu hình xe Wheeled robot có bánh, với bánh chủ động, điều khiển độc lập trục sau bánh xe tự lựa phía trước Ưu điểm giải vấn đề cân xe, chuyển hướng cách thay đổi tốc động cơ, cấu đơn giản, dễ chế tạo Kích thước xe: 260 x 260 x 84mm Bánh chủ động phải Bánh tự lựa ω1 ω2 Bánh chủ động trái Sơ đồ nguyên lý Chú thích 2.1.2 Động (motor) Công suất động tính theo công thức: P = M.ω Trong đó: M: momen xoắn động ω: tốc độ góc Với vận tốc tối đa 0.5m/s, đường kính bánh 90mm, khối lượng xe dự tính 2kg ta tính tốc độ góc động cơ: 𝜔= 60 𝑣 60.0,5 = = 106 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) 𝜋𝑑 𝜋 90 10−3 Để cho xe chuyển động lực kéo tiếp tuyến sinh vùng tiếp xúc bánh xe chủ động mặt đường phải lớn tổng lực cản chuyển động, nghĩa là: Ff + Fj ≤ F Trong đó: 10 Mo b il e R o b ot 201  𝜔𝑤 vận tốc góc điểm tham chiếu 𝑊  𝑒1 ,𝑒2 ,𝑒3 sai số 2.2.2 Tính toán thông số để thiết kế điều khiển  Phương trình chuyển động robot tracing line viết sau: 𝑥̇ 𝑐𝑜𝑠𝜙 𝑦̇ [ ] = [ 𝑠𝑖𝑛𝜙 𝜙̇  Mối quan hệ 𝑣,𝜔 với vận tốc quay bánh xe: 𝑏 𝜔𝑙𝑤 [𝜔 ] = [𝑟1 𝑟𝑤 𝑣 𝑟 −𝑏] [𝜔 ] 𝑟  𝑣 0] [𝜔] (1) (2) 𝑟 Điểm tham chiếu 𝑊(𝑥𝑤 , 𝑦𝑤 )di chuyển với vận tốc không đổi 𝑣𝑟 đường tham chiếu ,có tọa độ (𝑥𝑤 ,𝑦𝑤 ) góc quay 𝜙𝑤 thỏa mãn phương trình động học: 𝑥𝑤̇ 𝑐𝑜𝑠𝜙𝑤 𝑦 ̇ [ 𝑤 ] = [ 𝑠𝑖𝑛𝜙𝑤 𝜙𝑤̇  Sai số xác định sau: 𝑒1 𝑐𝑜𝑠𝜙 𝑒 [ ] = [−𝑠𝑖𝑛𝜙 𝑒3  𝑣 𝑤 0] [𝜔 ] (3) 𝑤 𝑠𝑖𝑛𝜙 𝑐𝑜𝑠𝜙 0 𝑥𝑟 - 𝑥𝑤 0] [ 𝑦𝑟 - 𝑦𝑤 ] 𝜙𝑟 -𝜙𝑤 Ta cần thiết kế điều khiển cho 𝑒1 → ; 𝑒2 → ; 𝑒3 → 𝑡 →∞ 𝑣𝑟 cos 𝑒3 𝑒1̇ −1 𝑒 ̇ [ ] = [𝑣𝑟 sin 𝑒3 ] + [ 𝑒3̇ 𝜔𝑟  𝑒2 + l 𝑣 - 𝑒1 ] [𝜔] −1 Ta chọn hàm Lyapunov: 2 − 𝑒32 𝑉 (𝑥) = 𝑒1 + 𝑒2 + 2 𝑘2 Điểm cân bằng: 𝑒1 = 𝑒2 = 𝑒3 = 𝑉(𝑥) ≥ 0: hàm xác định dương 14 Mo b il e R o b ot 201 ̇ siṅ 𝑒3 𝑑𝑉(𝑥) = 𝑒1 𝑒1̇ + 𝑒2 𝑒2̇ + 𝑒̇ 𝑑𝑡 𝑘2 = 𝑒1 (−𝑣 + 𝑙𝑤 + 𝑣𝑟 cos 𝑒3 ) + Ta chọn luật điều khiển để 𝑑𝑉(𝑥) 𝑑𝑡 sin 𝑒3 𝑘2 (- 𝜔 + 𝜔r + 𝑘2 𝑒2 𝑣𝑟 ) ≤0 Luật điều khiển: v = 𝑣𝑟 cos 𝑒3 + 𝑘1 𝑒1 𝜔 = 𝜔𝑟 + 𝑘2 𝑒2 𝑣𝑟 + 𝑘3 sin 𝑒3 Trong 𝑘1 𝑘2 𝑘3 số dương 2.2.3 Kết mô Fig Đường line tham chiếu 15 Mo b il e R o b ot 201 Fig Mô mobile robot chạy bám theo line Fig Vận tốc bánh xe trái vận tốc bánh xe phải bám theo đường line mô 16 Mo b il e R o b ot 201 Fig Các sai số 𝑒1 ,𝑒2 , 𝑒3 17 Mo b il e R o b ot 201 2.3 Thiết kế phần điện cảm biến 2.3.1 Thiết kế hệ thống điện 5V GND 12V GND 7805 Lipo Battery 1500 mAh 35C PWM L298N PWM Vcc 5V GND Pic 16F887 Pin Encoder DC motor Encoder Pin Pic 16F887 DC motor 5V GND GND 2.3.2 Cảm biến Thông số cảm biến:  Kích thước: 54 x 51 x 35 mm  Trọng lượng: 27grams  Phương thức giao tiếp có thể: UART, SPI, I2S, digital ouput, analog ouput  Độ phân giải cảm biến ảnh :720p HD(1280 x 800)  Tốc độ ghi ảnh 50/1s (640x400)  Ống kính loại : tiêu chuẩn M12  Tầm quay : 75o theo phương ngang, 47o theo phương thẳng đứng  Dòng : 140 mA  Áp vào : 5V( dùng USB) từ 6V- 10V CMUcam5 nhận dạng tốt với màu: Đỏ, cam, vàng, xanh lá, xanh nước biển đậm, xanh nước biển nhạt tím 18 Mo b il e R o b ot 201 Khoảng cách tối thiểu từ thấu kính tới vật để ảnh không bị nhòe 2.8mm Ta kết nối sử dụng cổng giao tiếp ICSP chip vi xử lý Arduino nối với port J2 cảm biến camera Để nhận diện màu ta sử dụng chương trình PixyMon Sau khởi động chương trình Ta xác định màu cần nhận diện cách vào Action Set signature quét khối màu muốn nhận dạng (Đỏ, cam, vàng, xanh lá, xanh nước biển đậm, xanh nước biển nhạt, tím) Ta kết hình dưới: Sau kết nối với arduino, nạp chương trình để xuất giá trị: - x : tọa độ x tâm block - y : tọa độ y tâm block - W: bề rộng block - H : chiều cao block 19 Mo b il e R o b ot 201 Cách xác định tỷ lệ mm/pixel : ta dịch chuyển xe đường line cho hình ảnh đường line nằm gọn ô block Sau ta đo độ rộng đường line xác định độ rộng ô block W Lấy tỷ số hai số liệu ta tỷ lệ mm/pixel Để xác định dấu góc quay xe ta dùng cách chia đường line hiển thị hình hai block Bằng cách chia đổi thấu kính camera làm hai ta kết hình dưới: Ta lấy thông số: - Block (tính theo pixel) W1,H1, X1, Y1 - Block (tính theo pixel) W2, H2, X2, Y2 - Tâm hình camera I ( 160; 99 ) pixel - Tỉ lệ (pixel/mm ) = 13.43 20 Mo b il e R o b ot 201 - Sai số e1 = - Sai số e2 = ( 159 - XG )/13.43 (mm) = (159 - (( X1 + W1/2 ) + ( X2 - W2/2 ))/2 )/13.43 - Sai số e3: tan(e3) = (X2 - X1) / (Y2 - Y1) Nếu e3 bé  e3 = tan(e3) = ( X2 - X1 ) / ( Y2 - Y1 ) (rad) Nếu X2 < X1  e3 < Nếu X2 > X1  e3 > - Điều kiện chiếu sáng chống nhiễu: - Sử dụng hệ thống đèn led để chiếu sáng cho camera - Sử dụng đường line có màu tối để tránh tượng chói cho camera 21 Mo b il e R o b ot 201 2.4 Giải thuật lập trình 2.4.1 Sơ đồ truyền tính hiệu MCU Block Gearbox Left wheel Vận tốc trái Aduino Mega 2560 Nhận tín hiệu MCU Thuật toán Lyapunov PWM điều khiển Xung PWM Vận tốc phải Pic 16F887 PID tốc độ DC motor Pic 16F887 PID tốc độ Encoder Block PWM điều khiển Encoder DC motor Xung PWM Driver L298 Gearbox Right wheel 22 Mo b il e R o b ot 201 2.4.2 Sơ đồ giải thuật Arduino Sai Pic 16F887 CMU Cổng giao tiếp Uart Có tín hiệu Block Tính sai số Vận tốc Đọc tín hiệu Encoder Đúng Tính sai số e1, e2, e3 Nhân hệ số Kp, ki ,kd Tính vận tốc bánh Tính xung PWM Cổng giao tiếp Uart Điều khiển Động 2.4.3 Vi điều khiển trung tâm Arduino Mega 2560 sử dụng chip ATmega2560 Nó bao gồm 54 digital input/output pins, 15 PWM output pins, 16 analog input pins Điện áp hoạt động 5V Tốc độ xử lý 16MHz 2.4.4 Giao tiếp Driver Pin Input1: cấp xung PWM (C) Pin Input2: cấp tín hiệu LOW (D) Pin Enable1: tín hiệu tắt mở động (Ven) 23 Mo b il e R o b ot 201 2.4.5 Giao tiếp Pixy CMUcam5  Thêm thư viện #include #include #include  Xác định tọa độ đất Pixy pixy; (khai báo phải đặt hàm void setup() void loop())  Xác định đối tượng CMU - pixy.blocks[i].signature The signature number of the detected object (1-7) - pixy.blocks[i].x The x location of the center of the detected object (0 to 319) - pixy.blocks[i].y The y location of the center of the detected object (0 to 199) - pixy.blocks[i].width The width of the detected object (1 to 320) - pixy.blocks[i].height The height of the detected object (1 to 200) - pixy.blocks[i].print() A member function that prints the detected object information to the serial port  Phương thức giao tiếp - Uart Arduino TX kết nối pin Pixy's I/O connector Arduino RX kết nối pin of Pixy's I/O connector Arduino GND kết nối pin 6, or 10 of Pixy's I/O connector 24 Mo b il e R o b ot 201 - Pin 3.3V có vật thể xác định, 0V vật thể xác định (dòng 5mA) - Pin xác định từ 0-3,3V, gồm chế độ: Mode (x mode) trả tọa độ x điểm trung tâm vật thể (0V – cạnh trái 3,3V- cạnh phải) Mode (y mode) trả tọa độ y điểm trung tâm vật thể (0V – cạnh 3,3V- cạnh trên) 2.5 Thực nghiệm đánh giá kết 2.5.1 Giai đoạn Trong giai đoạn đầu trình chạy thử nghiệm, xe mobile robot nhóm không hoàn thành vòng chạy, thường bị line cách đột ngột Phương hướng giải quyết: kiểm tra hoạt động module một, thay module loại để chạy thử Trình tự tiến hành kiểm tra: camera CMU => Arduino mega => Pic 16F887 => mạch driver => động => nguồn pin 12V => nguồn 5V => dây dẫn jack cắm Nguyên nhân ghi nhận được: - Camera CMU nhận màu không xác, hệ thống chiếu sáng không tốt - gây nhiễu tín hiệu Do nguồn 5V chia từ nguồn pin 12V (nguồn công suất), bánh xe tăng tốc, nguồn pin bị sụt áp dẫn đến nguồn 5V sụt áp => vi điều khiển không nhận đủ mức điện áp cần thiết => ngừng hoạt động => động không đáp ứng xe bị bám line Quá trình xảy nhanh nên khó phát hiện, phần lớn thời gian ta thấy nguồn 5V hoạt động bình thường 25 Mo b il e R o b ot 201 2.5.2 Giai đoạn  Kết thực nghiệm: Nhờ vào việc điều chỉnh camera CMU sử dụng nguồn 5V riêng, sử dụng ổn áp cho nguồn 12V, mobile robot nhóm chạy ổn định hoàn thành hết vòng chạy Các hệ số chọn: v_ref = 0,15 (m/s); k2 = 2,5; k3 = 15 Sai số e2 (chiều thuận) -1 -2 -3 -4 Sai số e2 (chiều ngược) -1 -2 -3 -4 26 Mo b il e R o b ot 201 Sai số e3 (chiều thuận) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 Sai số e3 (chiều ngược) 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 -7.0  Đánh giá kết quả: - Kết sai số e2: nằm khoảng ± 4mm, có giá trị cao xe vào đoạn cong - Kết sai số e3: nằm khoảng ± 6º, dao động mạnh bắt đầu vào đoạn cong - Nếu ta loại bỏ tín hiệu nhiễu nhỏ, độ thị sai số thực nghiệm có dạng gần giống với mô Tuy nhiên sai số lớn sai số mong muốn ban đầu, nên nhóm cố gắng cải thiện - Nhận xét nguyên nhân gây sai số thực nghiệm: Cấu trúc khí xe chưa hoàn toàn xác, qua trình gia công vật liệu sử dụng mica 27 Mo b il e R o b ot 201 Khi mô ta chưa tính đến Động lực học, thực tế khối lượng xe moment quán tính xe có ảnh hưởng đáng kể đến kết TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tan Lam Trung, Trong Hieu Bui, Sang bong Kim, Myung Suck Oh and Tan Tien Nguyen “ Wall- Following Control of a Two – Wheeled Mobile Robot”, KSME Internationnal Journal, Vol 18 ,No 8, pp 1288~1296, 2004  S.S Ge , “ LYAPUNOV DESIGN”  http://arduino.cc  Dung Sai Lắp Ghép (Ninh Đức Tốn)  Vẽ Kỹ Thuật (Vũ Tiến Đạt)  http://cmucam.org  Lý thuyết ô tô máy kéo (Nguyễn Hữu Cẩn) 28 [...]... Mo b il e R o b ot 201 4 2.2 Mô hình hóa 2.2.1 Mô hình hóa robot bám line  (𝑥,𝑦) : hệ tọa độ cố định  (𝑋,𝑌) :hệ tọa độ gắn với mobile robot  𝑥 ,𝑦 : tọa độ của tâm mobile robot so với hệ tọa độ (𝑥,𝑦)  𝑟 : bán kính bánh xe  𝑏 :khoảng cách tâm quay của mobile robot đến bánh xe  𝑀 điểm tham chiếu trên đường line  𝑡 − 𝑡 đường tiếp tuyến của line tại điểm 𝑊  𝜙𝑤 góc của tiếp tuyến t-t tại điểm tham... khiển: v = 𝑣𝑟 cos 𝑒3 + 𝑘1 𝑒1 𝜔 = 𝜔𝑟 + 𝑘2 𝑒2 𝑣𝑟 + 𝑘3 sin 𝑒3 Trong đó 𝑘1 𝑘2 𝑘3 là 3 số dương 2.2.3 Kết quả mô phỏng Fig 1 Đường line tham chiếu 15 Mo b il e R o b ot 201 4 Fig 2 Mô phỏng mobile robot chạy bám theo line Fig 3 Vận tốc bánh xe trái và vận tốc bánh xe phải khi bám theo đường line như mô phỏng 16 Mo b il e R o b ot 201 4 Fig 4 Các sai số 𝑒1 ,𝑒2 , 𝑒3 17 Mo b il e R o b ot 201 4 2.3 Thiết kế phần... tiếp tuyến của line tại điểm 𝑊  𝜙𝑤 góc của tiếp tuyến t-t tại điểm tham chiếu 𝑊  𝑣𝑟 vận tốc cố định của điểm tham chiếu 𝑊 trên đường line  𝜙 góc di chuyển của robot so với phương ngang 𝑂𝑥  𝑣 vận tốc dài của tâm robot (điểm cảm biến)  𝜔 vận tốc góc xoay của tâm mobile robot (điểm cảm biến)  𝜔𝑙𝑤 , 𝜔𝑟𝑤 : vận tốc góc của bánh trái và bánh phải  𝑣𝑤 vận tốc dài của điểm tham chiếu 𝑊 13 Mo b il e R o b... b il e R o b ot 201 4 Cách xác định tỷ lệ mm/pixel : ta dịch chuyển xe và đường line sao cho hình ảnh đường line nằm gọn trong ô block Sau đó ta đo độ rộng của đường line đó và xác định độ rộng của ô block W Lấy tỷ số hai số liệu ta được tỷ lệ của mm/pixel Để xác định được dấu của góc quay của xe ta dùng cách chia đường line hiển thị trên màn hình ra hai block Bằng cách chia đổi thấu kính của camera... ngừng hoạt động => động cơ không đáp ứng và xe bị mất bám line Quá trình này xảy ra khá nhanh nên khó phát hiện, trong khi phần lớn thời gian ta thấy nguồn 5V vẫn hoạt động bình thường 25 Mo b il e R o b ot 201 4 2.5.2 Giai đoạn 2  Kết quả thực nghiệm: Nhờ vào việc điều chỉnh camera CMU và sử dụng một nguồn 5V riêng, sử dụng ổn áp cho nguồn 12V, mobile robot của nhóm có thể chạy ổn định và hoàn thành được... trung tâm của vật thể (0V – cạnh dưới và 3,3V- cạnh trên) 2.5 Thực nghiệm và đánh giá kết quả 2.5.1 Giai đoạn 1 Trong giai đoạn đầu của quá trình chạy thử nghiệm, xe mobile robot của nhóm không hoàn thành được vòng chạy, thường bị mất line một cách đột ngột Phương hướng giải quyết: kiểm tra hoạt động của từng module một, có thể thay thế bằng các module mới cùng loại để chạy thử Trình tự tiến hành kiểm... tính đến Động lực học, nhưng trong thực tế thì khối lượng xe và moment quán tính của xe cũng có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tan Lam Trung, Trong Hieu Bui, Sang bong Kim, Myung Suck Oh and Tan Tien Nguyen “ Wall- Following Control of a Two – Wheeled Mobile Robot , KSME Internationnal Journal, Vol 18 ,No 8, pp 1288~1296, 2004  S.S Ge , “ LYAPUNOV DESIGN”  http://arduino.cc  Dung... tiếp có thể: UART, SPI, I2S, digital ouput, analog ouput  Độ phân giải cảm biến ảnh :720p HD(1280 x 800)  Tốc độ ghi ảnh 50/1s (640x400)  Ống kính loại : tiêu chuẩn M12  Tầm quay : 75o theo phương ngang, 47o theo phương thẳng đứng  Dòng : 140 mA  Áp vào : 5V( dùng USB) hoặc từ 6V- 10V CMUcam5 có thể nhận dạng tốt với 7 màu: Đỏ, cam, vàng, xanh lá, xanh nước biển đậm, xanh nước biển nhạt và tím... điểm tham chiếu 𝑊 13 Mo b il e R o b ot 201 4  𝜔𝑤 vận tốc góc của điểm tham chiếu 𝑊  𝑒1 ,𝑒2 ,𝑒3 các sai số 2.2.2 Tính toán các thông số để thiết kế bộ điều khiển  Phương trình chuyển động của robot tracing line có thể được viết như sau: 𝑥̇ 𝑐𝑜𝑠𝜙 𝑦̇ [ ] = [ 𝑠𝑖𝑛𝜙 𝜙̇ 0  Mối quan hệ giữa 𝑣,𝜔 với vận tốc quay của 2 bánh xe: 1 𝑏 𝜔𝑙𝑤 [𝜔 ] = [𝑟1 𝑟𝑤 𝑣 𝑟 −𝑏] [𝜔 ] 𝑟  0 𝑣 0] [𝜔] (1) 1 (2) 𝑟 Điểm tham chiếu 𝑊(𝑥𝑤... cách chia đường line hiển thị trên màn hình ra hai block Bằng cách chia đổi thấu kính của camera ra làm hai ta được kết quả như hình dưới: Ta lấy được các thông số: - Block 0 (tính theo pixel) W1,H1, X1, Y1 - Block 1 (tính theo pixel) W2, H2, X2, Y2 - Tâm màn hình camera I ( 160; 99 ) pixel - Tỉ lệ (pixel/mm ) = 13.43 20 Mo b il e R o b ot 201 4 - Sai số e1 = 0 - Sai số e2 = ( 159 - XG )/13.43 (mm) = ... chuyển theo line có nhiều phương án lựa chọn cho mobile robot - Wheeled robot: Robot di chuyển bánh xe - Tracked robot: Robot di chuyển xích - Legged robot: Robot di chuyển chân - Air – based robot: ... Lịch sử phát triển AGV mobile robot AGV mobile robot phát minh Barrett Electronics vào năm 1953 Mỹ Lúc đầu xe kéo nhỏ chạy theo đường dẫn, dùng cảm biến dò theo từ trường AGV tồn mức năm 70... dương 2.2.3 Kết mô Fig Đường line tham chiếu 15 Mo b il e R o b ot 201 Fig Mô mobile robot chạy bám theo line Fig Vận tốc bánh xe trái vận tốc bánh xe phải bám theo đường line mô 16 Mo b il e R o