Đồ án Thiết kế robot tự hành

Tổng quan về robot và robot tự hành, các mô hình điều khiển robot, mạch điều khiển động cơ bằng cầu H và cảm biến phục vụ cho đề tài, thiết kế cơ khí và thiết kế mạch điện tử cho robot, chương trình phần mềm điều khiển tránh vật cản và tránh độ cao.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

- -

BÁO CÁO PROJECT 3

Đề tài : Thiết kế Robot tự hành

Giảng viên HD: Tiến Sĩ Nguyễn Thái Hà

Bộ môn Công Nghệ Điện Tử & Kỹ Thuật Điện Tử Y Sinh

Nhóm sinh viên thực hiện:

Mục lục

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 4

1.1.Đặt vấn đề .4

1.2 Robot tự hành .5

1.2.1 Yêu cầu chức năng .5

1.2.2 Yêu cầu phi chức năng .6

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Khái niệm về Robot .6

2.2 Phân loại Robot .8

2.3 Các bộ phận của Robot .9

2.4 Các mô hình điều khiển robot 10

2.4.1 Mô hình kiểu phản xạ .10

2.4.2 Mô hình “sens-plan-act” .10

2.4.3 Mô hình kiểu lai .10

2.5 Một số cảm biến dùng trong thiết kế Robot 11

2.5.1 Cảm biến siêu âm SRF05 11

2.5.2 Cảm biến hồng ngoại / phản xạ TCRT5000… ……….11

2.5.3 Các linh kiện khác .12

2.6 Mạch điều khiển động cơ 13

2.6.1 Giới thiệu về mạch cầu H 13

2.6.2 Điều khiển motor với IC L298 15

_Toc4375563732.7 Arduino 17

2.7.1 Năng lượng 19

2.7.2.Các chân năng lượng 19

2.7.3.Bộ nhớ 20

2.7.4 Các cổng vào/ra 21

2.7.5 Lập trình cho Arduino 22

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 24

3.1 Khung robot 24

3.2 Bánh xe 25

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ 26

4.1 Sơ đồ khối hệ thống 26

4.2 Phân tích các khối 26

4.2.1 Khối nguồn 26

4.2.2 Khối cảm biến 30

4.2.3 Khối điều khiển 35

CHƯƠNG V: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ROBOT 38

5.1 Bài toán di chuyển của robot 38

5.2 Tránh vật cản và độ cao 39

5.3 Chương trình điều khiển robot 39

CHƯƠNG VI : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 41

6.1 Kết quả thực nghiệm 41

6.1.1 Ưu điểm 42

6.1.2.Nhược điểm 43

6.2 Các hướng phát triển đề tài 43

6.2.1 Dò đường sử dụng la bàn số HMC5883L 43

6.2.2 Sử dụng kĩ thuật định vị robot Dead-reckoning 43

6.2.3 Điều chỉnh tương quan tốc độ 2 động cơ để tăng độ chính xác 44

6.2.4.Lập trình thời gian hoạt động 44

6.2.5 Điều khiển robot bằng Bluetooth 44

6.2.6 Thiết kế cánh tay robot 44

PHỤ LỤC 46

Hàm xác định khoảng cách từ cảm biến siêu âm đến vật cản 46

Hàm trạng thái dịch chuyển của Robot 47

Hàm gán tín hiệu điều khiển 2 động cơ 50

Hàm điều khiển chính 51

Danh mục hình ảnh – bảng biểu……… …55

Tài liệu tham khảo……… ……….57

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

1.1.Đặt vấn đề

Ý tưởng về việc chế tạo các cỗ máy có thể làm việc tự động có từ thời cổ đại, nhưng những nghiên cứu về chức năng và khả năng ứng dụng không có bước tiến nào đáng kể cho đến thế kỷ 20 Xuyên suốt lịch sử, thiết kế chế tạo Robot thường được nhìn nhận là để bắt chước hành vi của con người, và thường quản lý các nhiệm vụ theo cách thức tương tự Ngày nay, robot là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng, nhờ công nghệ phát triển liên tục, robot đã được chế tạo để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, đó là các Robot dưới nước, Robot công nghiệp hay Robot quân sự Nhiều robot

đã thay con người làm những công việc mạo hiểm, độc hại như tháo ngòi nổ bom, mìn , thám hiểm… Thực sự nghiên cứu , thiết kế và sản xuất robot đã trở thành một lĩnh

vực mang tính thời đại, được quan tâm và đầu tư mạnh mẽ trên toàn thế giới

Nói về tốc độ phát triển của công nghệ, chúng ta có thể thấy thế giới ngày càng

có nhiều cải tiến, nâng cấp trong lĩnh vực vi xử lý Các bộ vi điều khiển, vi xử lý xuất hiện trên thị trường rất đa dạng, tốc độ xử lý ngày một cao, tính năng hỗ trợ ngày càng mạnh mẽ Có thể đưa ra đây những cái tên tiêu biểu như các vi điều khiển họ AVR của Atmel, vi điều khiển họ PIC của Microchip, Psoc của Cypress, ARM, và các loại FPGA… Đó là điều khiện thuận lợi để phát triển các hệ thống nhúng đa dạng hơn, thông minh hơn Trong xu thế cạnh tranh, các hãng phát triển vi mạch cố gắng tăng mật độ tích hợp trên vi mạch ngày càng cao, và hạ giá thành đến mức thấp Người sử dụng có thể dễ dàng sở hữu một bộ vi xử lý tốc độ cao giá rẻ, các công cụ phát triển, tài liệu liên quan có thể dễ dàng tìm được Vì vậy giá thành cho sản phẩm cuối cùng cũng được giảm

Ở Việt Nam việc đưa robot vào trong các hoạt động sản xuất công nghiệp đã trở nên phổ biến Tuy nhiên đối với các robot phục vụ trong gia đình, robot giải trí – gọi chung là các robot dịch vụ còn là một lĩnh vực khá mới mẻ Thị trường robot tại Việt Nam mới chỉ đang trên đà phát triển, cần được quan tâm, và việc nghiên cứu , thiết kế ,mô phỏng những robot trong các trường đại học, viện nghiên cứu… để từ đó ứng dụng vào sản xuất công nghiệp là một hướng đi đúng đắn, sáng suốt và cần được khuyến khích phát triển

Hình 1.1 Một số loại robot tự hành phổ biến ở Việt Nam

1.2 Robot tự hành

Một trong những vấn đề then chốt, tối quan trọng cho việc vận hành robot là bài toán di chuyển ( cách thức di chuyển, cách thức xử lý khi nhận tác động từ môi trường ) Ở đề tài này, như tên gọi, robot chúng em thiết kế thực hiện di chuyển một cách hoàn toàn tự động, với các tính năng nổi bật : tự tránh vật cản , cảm nhận độ cao để không bị rơi khi hoạt động ở bậc thang, có thể gắn thêm các khối chuyên biệt để thực hiện chức năng ( như hút bụi , lau nhà, quét nhà …) Thiết kế nhỏ gọn, dễ sử dụng , dễ di chuyển, tiêu tốn ít năng lượng và chi phí thiết kế thấp là những ưu điểm đáng kể của Robot này

1.2.1 Yêu cầu chức năng

1 Robot hoạt động tự động sau khi bấm nút

2 Robot tự động tránh vật cản

3 Robot lùi lại khi đến gần bậc thang, ban công… và chuyển hướng di chuyển

1.2.2 Yêu cầu phi chức năng

1 Có module cảm nhận vật cản ( sử dụng cảm biến siêu âm )

2 Có một module cảm biến gầm cảm nhận độ cao ( dùng cảm biến hồng ngoại)

3 Code C

4 Dễ dàng điều khiển

5 Mạch nhỏ gọn, sắp xếp linh kiện hợp lý

6 Tích hợp thêm được 1 chức năng thực tế ( hút bụi, lau nhà, dò đường…)

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Khái niệm về Robot

Nguyên gốc của một từ La Tinh là robota có nghĩa là người tạp dịch Như vậy mục đích ra đời của robot là thay thế con người làm 1 số công việc nào đó

Robot hay người máy là một loại máy có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính

Robot là một tác nhân cơ khí, nhân tạo, ảo, thường là một hệ thống cơ khí-điện

tử Với sự xuất hiện và chuyển động của mình, robot gây cho người ta cảm giác rằng

nó giác quan giống như con người Từ "robot" (người máy) thường được hiểu với hai nghĩa: robot cơ khí và phần mềm tự hoạt động

Ngày nay, người ta vẫn còn đang tranh cãi về vấn đề: “Một loại máy như thế nào thì đủ tiêu chuẩn để được gọi là một robot?” Một cách gần chính xác, robot phải có một vài (không nhất thiết phải đầy đủ) các đặc điểm sau đây:

điều khiển một cách tự động theo những trình tự đã được lập trình trước

của người sử dụng

Sau đây là một số định nghĩa về robot :

 Tiêu chuẩn quốc tế ISO 8373 định nghĩa robot như sau: “Đó là một loại máy móc được điều khiển tự động, được lập trình sẵn, sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, có khả năng vận động theo nhiều hơn 3 trục, có thể cố định hoặc di động tùy theo những ứng dụng của nó trong công nghiệp tự động.”

 Joseph Engelberger, một người tiên phong trong lĩnh vực robot công nghiệp nhận xét rằng: “Tôi không thể định nghĩa robot, nhưng tôi biết loại máy móc nào là robot khi tôi nhìn thấy nó!!”

có thể thực hiện những công việc một cách tự động bằng sự điều khiển của máy tính”

con người trong công nghiệp hay môi trường nguy hiểm Robot còn là công cụ

để giúp con người giải trí, tìm hiểu khoa học

Ta có thể thấy định nghĩa về robot là 1 định nghĩa “mở”, nghành công nghiệp robot ngày càng phát triển, con người sẽ được chứng kiến sự ra của nhiều loại robot hơn nữa

2.2 Phân loại Robot

Có rất nhiều định nghĩa cũng như cách phận loại robot Sau đây là một số cách phân loại robot

Theo Viện Robotics Hoa Kỳ(Robotics Institute of America - RIA) thì có 4 loại robot như sau:

thông minh

Theo Hiệp Hội Robot Nhật Bản :

vụ

Ngoài ra còn các cách phân loại robot theo hình dáng và chức năng của robot ví dụ như: robot công nghiệp, tay máy, robot giống người, robot mo phỏng động vật …

điều khiển bộ phận chấp hành Bao gồm bộ xử lý và bộ nhớ

từ bộ phận điều khiển Trong nhiều trường hợp bộ phận chấp hành nhận thông tin thẳng từ bộ phận cảm nhận

Hình 2.1 Các bộ phận của robot

Cảm nhận

Chấp hành

Điều khiển

2.4 Các mô hình điều khiển robot

2.4.3 Mô hình kiểu lai

Mô hình này là mô hình kết hợp giữa 2 kiểu mô hình trên

Mô hình lai bao gồm nhiều cặp “cảm nhận – châp hành” hoạt động như mô hình phản xạ, tốc độ đáp ứng khá nhanh Bên cạnh đó có 1 khối điều khiển lập kế hoạch cho toàn bộ tác vụ của robot

2.5 Một số cảm biến dùng trong thiết kế Robot

2.5.1 Cảm biến siêu âm SRF05

Hình 2.5 Cảm biến siêu âm SRF05

Cảm biến SRF05 là một loại cảm biến khoảng cách dựa trên nguyên lý thu phát siêu âm Cảmbiến gồm một bộ phát và một bộ thu sóng siêu âm Sóng siêu âm từ đầu phát truyền đi trong không khí, gặp vật cản (vật cần đo khoảng cách tới) sẽ phản xạ ngược trở lại và được đầu thu ghi lại Vận tốc truyền âm thanh trong không khí là một giá trị xác định trước, ít thay đổi Do đó nếu xác định được khoảng thời gian từ lúc phát sóng siêu âm tới lúc nó phản xạ về đầu thu sẽ quy đổi được khoảng cách từ cảm biến tới vật thể Cảm biến SRF05 cho khoảng cách đo tối đa lên tới 3-4 mét

2.5.2 Cảm biến hồng ngoại / phản xạ TCRT5000

Nguyên lý cảm nhận: Sử dụng một cặp diode thu phát hồng ngoại được lắp đặt ở phía trước của robot Bình thưởng, tín hiệu phát từ sensor phát sẽ phản xạ từ mặt sàn lên sensor thu, nhưng nếu gặp phải độ cao (tức là khoảng cách giữa sensor và mặt sàn lớn hơn một ngưỡng nào đó) thì tín hiệu phản xạ sẽ rất yếu hoặc không có Tín hiệu thu được trên sensor thu sẽ qua bộ lọc, khuếch đại rồi so sánh để chuyển thành tín hiệu dạng số

Hình 2.6 Sơ đồ khối Cảm biến hồng ngoại / phản xạ TCRT5000

2.5.3 Các linh kiện khác

Robot di chuyển thực hiện các chức năng dò đường, tránh vật cản… có thể sử dụng một số linh kiện khác như sử dụng hai cách ly quang (Opto) H92B4 để có thể cảm nhận va chạm từ bên trái, bên phải hoặc ở giữa Khi robot chạm vào vật cản thì hệ thống cơ khí sẽ ngăn ánh sáng truyền từ led phát sang cực B transistor

Hình 2.7 Cách ly quang

Tín hiệu ra trên các cực C của các Opto được tổng hợp và chuyển đổi sang mức logic nhở transistor C1815 Như vậy, lối ra sẽ là logic 0 nếu chạm vào vật cản

và logic 1 nếu không chạm vật cản

Các điện trở R17, R18, R19 được chọn sao cho chỉ cần ít nhất một opto bị ngăn ánh sáng là lối ra SW Out sẽ quyết định ở mức 0 Như vậy, hai opto có chức năng hoàn toàn giống nhau và robot chỉ cần cảm nhận có va chạm hay không chứ không phân biệt va chạm trái hay va chạm phải

Bên cạnh việc sử dụng cách ly quang, ta cũng có thể sử dụng các công tắc chạm thông thường, khi đó mạch sẽ đơn giản hơn Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động của robot, do số lần va chạm là rất lớn nên công tắc chạm cũng dễ bị hỏng hóc hơn

Hình 2.8 Một số loại công tắc chạm thông thường 2.6 Mạch điều khiển động cơ

2.6.1 Giới thiệu về mạch cầu H

Robot sử dụng 2 động cơ DC , vì vậy ta sử dụng mạch cầu H để điều khiển motor Sau đây là sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động của mạch cầu H

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động của mạch cầu H

Ta thấy mạch cầu H điều khiển động cơ bằng 4 khoá S1 S2 S3 S4 Khi S1 và S4 đóng, S2 S3 mở động cơ quay theo chiều kim đồng hồ, còn khi S2 và S3, còn khi Khi S2 và S3 đóng, S1 S3 mở động cơ quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ.S1 và S3 đóng, S2 và S4 mở hoặc S1 và S3 mở, S2 và S4 đóng Motor ở trạng thái phạnh Các trường hợp S1 S2 cùng đóng hoặc S3 và S4 cùng đóng không được xảy ra, vì khi đó xảy ra hiện tượng đoản mạch dẫn đến mạch bị cháy

Hình 2.10 Mạch cầu H được thiết kế với transistor trường MOSFET

2.6.2 Điều khiển motor với IC L298

Để điều khiển motor phát động cho Robot ta hoàn toàn có thể thiết kế 1 mạch

cầu H như trên, tuy nhiên cặp motor phát động của robot có công suất nhỏ thêm nữa hình dáng robot nhỏ nên việc sử dụng mạch cầu H là không cần thiết Thay vào đó

ta sử dụng IC L298 Đây là IC có chứa 2 mạch cầu H hoàn toàn độc lập và có thể ghép song song với nhau, mỗi cầu có khả năng cung cấp dòng 2A – đáp ứng được

yêu cầu cho mỗi motor có dòng tiêu thụ tối đa là 1.5A

Hình 2.11 Sơ đồ chân IC L298

Nguồn

Lối ra

Bảng 2.2 Mô tả IC L298

Hai cầu A và B được mắc hoàn toàn tương tự nhau Các tín hiệu điều khiển từ VĐK được nối thông qua các trở hạn dòng tới lối vào In1, 2, 3, 4 của L298 (do dòng tối đa ứng với điện áp vào ở mức cao là 100µA) Lối ra được mắc thêm các diode xung lên nguồn Vmotor và đất để triệt tiêu các xung phản hồi từ motor Gần các chân nguồn

Vs và Vss cần mắc thêm các tụ gốm 100nF để tránh dao động làm ảnh hưởng tới VĐK

Hình 2.12 Sơ đồ ghép nối với vi điều khiển 2.7 Arduino

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn 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

Hình 2.13 Mẫu Arduino

Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những nhiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++

2.7.1 Năng lượng

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V Thường thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu không có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, sẽ làm hỏng Arduino UNO

2.7.2.Các chân năng lượng

 GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi dùng các thiết bị

sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau

 5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA

 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA

 Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương của

nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND

 IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân

này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy không được lấy nguồn 5V từ chân này để

sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

 RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc

chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ

Lưu ý:

 Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào Do đó phải hết sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó thành một miếng nhựa chặn giấy Nên dùng nguồn từ cổng USB nếu có thể

khác, không phải là các chân cấp nguồn vào Việc cấp nguồn sai vị trí có thể làm hỏng board Điều này không được nhà sản xuất khuyến khích

làm hỏng board

 Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều khiển ATmega328

vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển

 Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển

quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển Do đó nếu không dùng để truyền nhận dữ liệu, phải mắc một điện trở hạn dòng

Khi nói rằng “có thể làm hỏng”, điều đó có nghĩa là chưa chắc sẽ hỏng ngay bởi các

thông số kĩ thuật của linh kiện điện tử luôn có một sự tương đối nhất định Do đó hãy

cứ tuân thủ theo những thông số kĩ thuật của nhà sản xuất nếu không muốn phải mua một board Arduino UNO thứ 2

2.7.3.Bộ nhớ

Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash

của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu

 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo khi

lập trình sẽ lưu ở đây Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất

 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây

giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây

mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM

2.7.4 Các cổng vào/ra

Hình 2.14 Các cổng vào/ra của Arduino

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối)

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX)

dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

 Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ phân

một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác

 Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các chức năng

thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác

 LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset,

bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 →

có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

2.7.5 Lập trình cho Arduino

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn riêng Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói Và Wiring lại là một biến thể của C/C++ Một số người gọi nó là Wiring, một số khác thì gọi là C hay C/C++

Riêng tôi thì gọi nó là “ngôn ngữ Arduino”, và đội ngũ phát triển Arduino cũng gọi

như vậy Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễ học,

dễ hiểu Nếu học tốt chương trình Tin học 11 thì việc lập trình Arduino sẽ rất dễ thở đối với bạn

Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình Arduino

được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment)

2.8 Hệ thống hút bụi

Nguyên lý hoạt động của các hệ thống hút bụi là sử dụng vậy tách các thành phần hạt ra khỏi không khí , bằng cách sử dụng tấm lọc hoặc phương pháp triệt tiêu vận tốc

của hạt nặng hoặc sử dụng nguyên lý lực ly tâm và lực ma sát

Cấu tạo Máy hút bụi cơ bản gồm có :

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CƠ KHÍ

3.1 Khung robot

- Khung làm bằng nhựa mica trong (màu đen )

- Dạng tròn , đường kính 30 cm, độ dày 5mm

Hình 3.1 Đế Robot nhìn từ trên xuống

Khối hút bụi + Chổi quét

25 cm

30 cm

Bánh xe điều hướng

Bánh xe phát động

3.2 Bánh xe

Robot sử dụng 2 bánh xe chủ động và 1 bánh xe điều hướng

Mỗi bánh xe chủ động gắn với 1 động cơ DC

Hình 3.2 Bánh xe chủ động và bánh xe điều hướng

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ

4.1 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống 4.2 Phân tích các khối

4.2.1 Khối nguồn

Nguồn chính sử dụng Cell Pin Ultrafire 18650 ( đây là loại pin thường được sử dụng trong xe mô hình, đèn pin, đồ chơi sử dụng pin, thời gian hoạt động phù hợp với các mạch công suất nhỏ )

Nút Reset

Khối hút bụi

Module cảm biến gầm

Khuếch đại

Module Cảm biến Vật cản

Hình 4.2 Cell Pin Ultrafire 18650

Tạo nguồn cho các motor:

o Để đảm bảo cho robot di chuyển một cách đồng đều khi có sự thăng giáng của điện áp trên nguồn hoặc khi sử dụng một nguồn điện khác, ta

sử dụng thêm một mạch ổn áp để cung cấp nguồn cho các motor

o Các yêu cầu cho bộ nguồn motor:

 Điện áp ra trên 10V và có thể điều chỉnh đƣợc

 Dòng cung cấp có thể đạt tới 3A

o Đáp ứng các tiêu chí trên và một vài yếu tố khác, ở đây ta sử dụng mạch

ổn áp theo kiểu Switching Step-Down dùng IC LM2576

o Lựa chọn nguồn Switching thay cho nguồn kiểu tuyến tính (linear) sẽ thu đƣợc nhiều ƣu điểm quan trọng sau:

 Hiệu suất làm việc cao (có thể tới 88%)

 Có thể cung cấp dòng ra lớn (điều mà hiếm IC linear nào có thể đạt đƣợc hoặc sẽ phải dùng tản nhiệt lớn, chằng hạn nhƣ LM138 - 5A, LM150 – 3A, LM317 – 1.5A)

 Công suất tiêu tán nhiệt ít

4.2.1.1 Khối chuyển đổi nguồn nuôi

Sử dụng IC LM2576

Hình 4.3 IC LM2576

Điện áp ra đƣợc điều chỉnh từ 1.23 V tới 37V: