Dự án robot dò đường Giới thiệu chung Robot dò đường nội dung tập lớn môn vi xử lý kỳ hè 20103, với yêu cầu sau: Robot phải có đầy đủ phận: khung xe, bánh xe, mạch điều khiển sử dụng vi điều khiển dòng 8051, mạch cảm biến Robot phải thực hành trình vòng liên tục theo đường thầy giáo cho trước, robot phải phát vượt qua bẫy có đường Robot chia thành phần: • Phần khí • Phần mạch điện • Phần chương trình điều khiển Sau nội dung mang tính khái quát cho phần Phần khí Phần khí phần khung xe Khung xe lắp ráp từ lắp ghép kỹ thuật học sinh tiểu học, với ưu điểm có sẵn, nhẹ, đảm bảo độ chắn, độ linh hoạt cao dễ tháo lắp sữa chữa cần Việc làm khung xe có nhược điểm tính thẩm mỹ không cao Vấn đề quan trọng phần khí việc ghép nối trục động với bánh xe Bánh xe robot bánh xe lấy từ ô tô đồ chơi, nên lắp vào trục động trục động bé, tiến hành gia cố thêm nhôm mỏng quanh trục động cơ, bôi keo 502 xung quanh, sau lấp vào bánh xe, độ tin cậy cỡ 90% Về động cơ, robot sử dụng động phía sau, vừa rẽ trái phải tiến lui, cách truyền thống, phần lớn đội lựa chọn, ưu điểm cách việc thiết kế khí đơn giản, mà độ xác điều khiển cao Phần mạch điện Đây phần quan trọng có nhiều ảnh hưởng đến khả làm việc robot Phần mạch điện chia thành phần: • Mạch cảm biến • Mạch điều khiển • Mạch lực (điều khiển động cơ, trực tiếp nối với động cơ) Mạch cảm biến có sơ đồ nguyên lý sau: LDR1 RV1 U1:A 12 5K LM339 R1 1k Trên sơ đồ nguyên lý cho cảm biến, cảm biến khác có sơ đồ nguyên lý tương tự Sơ đồ lắp đặt thức tế có chút khác biệt Phương pháp điều khiển robot ta phương pháp điều khiển tỷ lệ Cụ thể mạch cảm biến xác định hướng lệnh robot so với đường lệch trái hay lệch phải, đồng thời cho biết độ lệch để đưa điều chỉnh hợp lý, lệch nhiều điều chỉnh nhiều, lệch điều chỉnh Nếu có thời gian ta nâng cấp lên sử dụng phương pháp hướng – gia tốc Robot sử dụng cảm biến, đánh tên xếp sau: A B C D E Khoảng cách cảm biến phải nhỏ ½ độ rộng đường Điều để đảm bào xe bám đường vị trí cảm biến đường hình vẽ Các cảm biến hàn board mạch đặt gầm xe, cách đầu xe 1/3 chiều dài thân xe Các cảm biến mắt robot, làm nhiệm vụ thu thập tin tức vị tri xe so với đường đi, xác định bẫy, gửi tin hiệu vi xử lý Với việc bố trí cảm biến trên, ta có trường hợp sau (đây trường hợp tính toán lý thuyết, thực hành có thay đổi, tính toán dựa đương mang tinh tưởng tượng, dựa vào bẫy truyền thống thầy, thầy cho đường cụ thể ta phải tính toán lại) • Trường hợp bản: xe chạy đường (00100) Trường hợp cho ta vị trí cảm biến với đường sau: A B C D E Đây trường hợp lý tưởng, tất điều chỉnh nhằm đưa trường hợp Nếu coi cảm biến nằm đường 1, cảm biến đường 0, trường hợp có kỳ hiệu 00100 Từ trường hợp ta thấy, lấy cảm biến C làm gốc, ta tìm trường hợp khác trình robot di chuyển Các trường hợp thể qua sơ đồ sau: B=0 D=0 Di chuyển bình thường (k quan tâm đến A, E) A=1 Ngã ba nối rẽ 90 độ A=0 Lệch trái E=1 Ngã ba rẽ phải 90 độ E=0 Lệch phải B=1 C=1 D=0 B=0 D=1 B=1 D=1 Ngã tư bẫy khác A=1 Lệch trái nhiều A=0 Lệch trái vùa phải B=1 D=0 C=0 B=0 D=1 E=1 Lệch phải nhiều E=0 Lệch phái vùa phải B=0 A=0 D=0 E=1 A=1 B=1 E=0 D=1 Chưa xác định Lệch phải nhiều Lệch trái nhiều Như theo sơ đồ trên, ta có cấp độ điều khiển sau: • Di chuyển bình thường, không cần thay đổi tốc độ động • Lệch ít, tăng tốc độ động phía lệch lên • Lệch vừa phải, tăng tốc độ động phía lệch lên • Lệch nhiều, tăng tốc độ động phía lệch lên (có thể giảm dừng động bên kia) • Lệch nhiều, dừng hẳn động cơ, tốc độ động bên giữ bình thường (có thể cho động bên quay lùi) Tạm thời kết thúc phần mạch điện, phần chương trình điều khiển có liên quan mật thiết đến phần mạch cảm biến này, nên thống phần cảm biến bắt tay vào lập trình Phần lập trình không khó ta xác định đủ trường hợp xảy xe di chuyển Trong phần lập trình phải xác định giải thuật cho trường hợp đặc biệt chưa nêu lên trên, trường hợp cảm biến 0, tức xe khỏi đường, trường hợp không mong muốn, không đưa vào phần Ý tưởng giải thuật trường hợp di chuyên robot liên tục lưu trữ trạng thái trước vào bank ghi đó, sau robot rơi vào trường hợp đặc biệt nêu quay lại kiểm tra ghi để xác định đường