mobile robot là robot được sử dụng trong công nghiệp có thể dò đường , đi theo theo vạch đã định sẵn ở trong nhà xưởng hoặc thiết kế , robot sử dụng led hồng ngoại để phát hiện ra đường line và bám đi theo nó dựn vào vi xử lý pic
KHOA ĐIỆN TỬ Bộ môn Cơ điện tử Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài : Thiết kế thi công mobile robot Lớp: K48 CDT 01 Hướng dẫn: VŨ ĐỨC VƯƠNG Nhiệm vụ đồ án bao gồm : - Tải trọng thiết kế 1Kg - Xe có khả di chuyển theo vạch mầu sàn nhà xưởng - Hoạt động trơn tru, không bị giật Ngày giao đề: / Ngày hoàn thành: / 06 / 2016 Trưởng Bộ môn / 2016 Giáo viên hướng dẫn Lời cảm ơn Trong suốt thời gian tìm hiểu thi công đồ án môn học, giảng dạy, hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ thầy Vũ Đức Vương thầy cô môn điện tử học giúp chúng em hoàn thành đồ án thống đo điện tử.Chúng em xin chân thành gửi lời cám ơn đến thầy Vũ Đức Vương thầy môn điện tử truyền thụ cho chúng em kiến thức bổ ích không cần thiết cho đồ án mà cần thiết cho công việc sau Lời nói đầu Trong phát triển ngành kỹ thuật điện tử ngày nay, vi điều khiển dần chiếm ưu số lượng ứng dụng nhiều thiết bị dân dụng chuyên dụng Ngoài ra, vi điều khiển phổ biến lĩnh vực đo lường điều khiển, vv Trên sở kiến thức học Chúng em định chọn, thiết kế thi công đề tài: “ Thiết kế thi công mobile robot ” dùng vi điều khiển PIC để hiểu rõ ứng dụng thực tiễn tương lai Do kiến thức hạn hẹp lần đầu thiết kế Mặc dù cố gắng khắc phục khuyết điểm, chúng em tránh khỏi sai sót nhiều hạn chế Tập thể nhóm chúng em mong nhận góp ý từ thầy cô để chúng em khắc phục sai sót mắc phải đồ án tốt nghiệp sau Một lần nữa, chúng em xin chân thành cám ơn thầy Vũ Đức Vương thầy cô môn điện tử giúp chúng em thiết kế hoàn thành đề tài Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT …………………………… 1.1 Tổng quan mobile robot ………….5 1.2 Yêu cầu công nghệ nhu cầu thực tế 1.3 Thông số kỹ thuật mô hình chức .6 1.4 Ứng dụng mobile robot 1.5 Xu hướng phát triển mobile robot 1.6 Kết luận CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ ……………………………… 2.1 Thiết kế sơ hệ thống khí 2.2 Tính toán lựa chọn truyền khí 2.3 Thiết kế chi tiết khí 12 2.4 Kết Luận 13 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN, ĐIỆN TỬ……………………….14 3.1 Chọn phương án thiết kế 14 3.1.1 Cấu trúc phần điện…………………………………………………… 14 3.1.2 Lựa chọn linh kiện…………………………………………………… 14 3.2 Xây dựng sơ đồ nguyên lý .16 3.2.1.Sơ đồ nguyên lý khối nguồn…………………………………………….16 3.2.1.Sơ đồ nguyên lý phần cảm biến…………………………………………17 3.2.2.Sơ đồ nguyên lý…………………………………………………………18 3.3 Kết luận 20 CHƯƠNG : THI CÔNG SẢN PHẨM………………………………………… 21 4.1 : Thi công sản phẩm 21 4.2 Kết luận .28 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT 1.1 Tổng quan mobile robot Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, robot trở thành ứng dụng quan trọng sống Robot thay người làm công việc từ đơn giản đến việc đòi hỏi xác cao Tầm quan trọng robot sống loài người khả chinh phục thiên nhiên dẫn tới phát triển vượt bậc ngành công nghệ Mobile robot loại robot sử dụng phổ biến nghành công nghiệp để chuyên chở hàng hóa, vật liệu cách nhanh chóng xác theo quỹ đạo vạch sẵn Tùy mục đích sử dụng mà chúng có loại khác : loại xe đẩy , xe kéo ,… kích cỡ ,công suất khác Tuy nhiên chúng có kết cấu giống khác đơn giản 1.2 Yêu cầu công nghệ nhu cầu thực tế Trong nhà xưởng, người công nhân bị gò bó suất lao động, mobile robot giải pháp nhằm cung cấp nguyên liệu từ nhà kho đến tay người công nhân, giúp giảm nhân công, tăng suất Tùy theo loại nguyên liệu có đặc thù, khối lượng, kích thước khác mà thiết kế người ta vào đưa yêu cầu : + Kích thước + Khối lượng + Công suất + Tốc độ di chuyển Trong đồ án chúng em chủ yếu tập trung nghiên cứu thiết kế modul chuyển động điều khiển robot chở nguyên liệu dây chuyền sản xuất, với kích thước thông số nhỏ thực tế Kết nhóm robot tự động có khả di chuyển theo đường định sẵn Việc di chuyển robot lập trình sẵn Đề tài thiết kế chế tạo robot dò đường tự động chủ yếu giúp cho sinh viên làm quen với việc sử dụng vi điều khiển, kĩ lập trình, phương pháp tự thập liệu từ cảm biến sensor, điều khiển động cơ, hiển thị trạng thái hoạt động hệ thống mạch phụ trợ khác 1.3 Thông số kỹ thuật mô hình chức Cấu trúc mobile robot: Cấu trúc xe gồm: Hai bánh xe sau nối với hai motor truyền động cho xe bánh xe trước Bo mạch chủ dùng chíp PIC-16F886 để tiếp nhận tín hiệu từ sensor phát lệnh Điều khiển hoạt động xe Hệ thống dò đường gồm cặp led hồng ngoại yêu cầu: Hệ thống phải có khối nguồn 12v cung cấp ổn định để hoạt động khoảng thời gian cho phép tối đa 2h đồng hồ.khi phải thay nguồn nạp lượng cho robot phải thay nhanh chóng dễ dàng Hệ thống có khả nhận tín hiệu báo nhận đường Đường kẻ ạch sẵn với chiều rộng 25mm Sử dụng động DC 12v Hoạt động nơi ánh sáng hồng ngoại Có thể đoạn đường quanh co Bộ điều khiển gắn trực tiếp xe 1.4 Ứng dụng mobile robot - Robot làm việc môi trường độc hại - Robot di chuyển theo theo vạch mầu thiết kế sẵn nề nhà xưởng đển vị trí yêu cầu thực thao tác Hình 1.1: Hình ảnh minh họa robot đưa thức ăn 1.5 Xu hướng phát triển mobile robot Mobile robot không hoạt động dưa vạch mầu có sẵn xưởng gặp vật cản : - Tự tránh vật cản đường - Phát tín hiệu báo động dưa vào chuông còi hú Hình 1.2: Hình ảnh minh họa robot 1.6 Kết luận Từ sơ đồ kết nối thông số dự kiến ta xây dựng giải thuật điều khiển thiết kế module theo kết cấu hoạch định CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2.1 Thiết kế sơ hệ thống khí Hình 2.1 - Sơ đồ tổng thể hệ thống khí 2.2 Tính toán lựa chọn truyền khí - Chọn động - P(N): Trọng lượng toàn xe lực ma sát Ở u hệ số ma sát, bánh xe cao su tiếp xúc đường trơn nên chọn giá trị 0.4, tra bảng - (w): công suất động cho phép có ghi nhãn động (về mặt điện học , ta ko đề cập tới điện) -F(N): lực để đẩy toàn xe chạy -W(J):Công thực -S(m): Quãng đường chạy -v(m/s): vận tốc tối đa đạt ứng với công suất khối lượng Định nghĩa bản: Công suất lượng công(J) thực 1s Vậy 1s, công thực là: 1s, muốn xe chạy thì: Câu kèm công thức phát biểu lời sau: tỉ số công suất quãng đường chạy 1s phải lớn lực ma sát *Chú ý cụm "quãng đường chạy 1s" rõ ràng vận tốc v(m/s) ( ) ( ) Khối lượng xe 1kg , chọn vận tốc xe la (0,2 m/s) >> công suất động : ( + Nhiệm vụ : Nhận lượng từ điều khiển , truyền chuyển động cho bánh sau thông qua giảm tốc tích hợp sẵn động + Chủng loại : Động giam tốc - 12v + Số lượng : Hình 2.2 - Động giảm tốc – 12V 10 Bảng 3.1 : Bảng tổng hợp linh kiện điện tử STT Tên linh Ký hiệu Thông Đơn vị số Số Ghi lượng kiện PIC 16F886 IRFZ44 Đi ốt 1N4148 1N4007 Tụ hóa 1000uf ,16V Điện 1k trở 4k7 10k 22p 104 Tụ gốm 19 Cuộn 220uh cảm Led cặp hồng ngoại 3.3 Kết luận Các modul hoàn thành theo thiết kế, hoạt động ổn định theo thông số đề Sau hoàn thành phần khí điện, điện tử, ta tiến hành thi công lắp ráp sản phẩm 20 CHƯƠNG : MÔ PỎNG VÀ THI CÔNG SẢN PHẨM 4.1 Giới thiệ pần mềm mô 4.1.1 giới thiệu phần mềm mô proteus Trong lĩnh vực khoa học công nghệ ngày phát triển không ngừng ngành tin học nói chung có mặt tất ngành nghề từ đơn giản đến phức tạp Công nghệ tin học giúp ích không nhỏ vào công việc giảng dạy mang lại nhiều kết không nhỏ Proteus VSM (Virtual Simulation Microprocessor) chương trình tạo chạy mạch điện ,các mạch có vi xử lý mô trình làm việc mạch nguyên lý, giúp cho người học điện tử hình dung trực quan vào thực tế linh kiện điện tử Phần mềm Proteus VSM viết công ty Labcenter Electronics Proteus sử dụng rộng rãi 35 quốc gia Proteus tự khẳng định mạnh mô mạch nguyên lý sát với thực tế, 12 năm ngày hoàn thiện phát triển mạnh Protesu cung cấp cho người sử dụng toàn linh kiện điện tử để người dùng tạo mạch nguyên lý sau chạy thử so sánh với kết thực tế Chính Proteus tạo chạy mạch đơn giản mạch phức tạp nên dùng giảng dạy, phòng thí nhiệm điện tử thực hành vi xử lý … Phần mềm Proteus chạy môi trường Window 32 bit , yêu cầu phần cứng đơn giản CPU 300MHz trở lên Phần mềm Proteus phần mềm cho phép mô hoạt động mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch viết chương trình điều khiển cho họ vi điều khiển MCS-51, PIC, AVR, … Phần mềm bao gồm chương trình: ISIS cho phép mô mạch ARES dùng để vẽ mạch in Khởi động chương trình : Start > All Program > Proteus Professional > Proteus Professional 21 Cửa sổ chương trình sau khởi động: Hình 4.1 : hình ảnh giao diện làm việc proteus Sử dụng công cụ : Hình 4.2 : hình ảnh công cụ phần mềm 22 Cửa sổ lấy linh kiện : Hình 4.3 : hình ảnh hướng dẫn lấy linh kiện phần mềm Sơ đồ mạch nguồn : Hình 4.4 : hình ảnh sơ đồ mạch nguồn mô 23 Mạch mô : Hình 4.5: Hình ảnh mô mạch điều khiển 4.1.2 Thi công sản phẩm Hình 4.6: Hình ảnh tổng hợp chi tiết linh kiện 24 Hình 4.7: Hình ảnh mạch điều khiển Hình 4.8: Hình ảnh phận cảm biến 25 Hình 4.9: Hình ảnh bus kết nối 4.1.2 Lắp ráp khí - Lắp động vào đồ gá đông c Hình 4.10: Hình ảnh lắp ghép đông 26 - Gắn bánh vào động Hình 4.11: Hình ảnh lắp ghép đông với bánh xe - Lắp động cơ, bánh xe , bánh dẫn hướng vào thân xe Hình 4.12: Hình ảnh lắp ghép đông với thân xe 27 - Sau lắp xong động lên thân xe ta tiếp tục lắp phận cảm biến mạch điều khiển lên robot Hình 4.13: Hình ảnh lắp ghép modul cảm biến 4.2 Kết luận Sau hoàn thành chạy thử nghiệm Robot chạy theo yêu cầu đường theo vạch đen trắng Tuy nghiên số hạn chế sau : + Còn thiếu ổn định chịu tác động ánh sáng hồng ngoại bên + Chưa thực toán theo góc cua gấp điều hướng 28 Tài liệu tham khảo [1] Giáo trình vi điều khiển- vi xử lý 2012 _ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên [2] Giáo trình Hệ thống nhúng, BM Tin học công nghiệp ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên,2014 [2] Giáo trình cảm biến, Phan Quốc Phô – Nguyễn Đức Chiến, Đại Học Bách Khoa Hà Nội [3] www.banlinhkien.vn [4] https://www.wikipedia.org/ [5] http://codientu.org/threads/1919/ [6] http://www.picvietnam.com/forum/ 29 Phụ Lục CODE CHƯƠNG TRÌNH VI XỬ LÝ : #include //noi khai bao cac ct void check_line(); void check_line_1(); void motor_control(unsigned int16 a,b); #INT_TIMER1 void TIMER1_isr(void) { } #INT_TIMER0 void TIMER0_isr(void) { } void main() { setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_32|RTCC_8_bit); us overflow setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_1); setup_timer_2(T2_DIV_BY_16,255,1); us interrupt //819 //13.1 ms overflow //100 us overflow, 100 setup_ccp1(CCP_PWM); setup_ccp2(CCP_PWM); set_pwm1_duty((int16)left_duty);// 0- max 1021 set_pwm2_duty((int16)right_duty); disable_interrupts(INT_AD); enable_interrupts(INT_TIMER1); 30 enable_interrupts(INT_TIMER0); enable_interrupts(GLOBAL); set_tris_c(0x00); while(TRUE) { check_line(); motor_control(left_duty,right_duty); delay_ms(50); } } void check_line() { //001100 if(ss1==0 && ss2==0 && ss3==1 && ss4==1 && ss5==0 && ss6==0)// 110011 truong hop xe di thang { right_duty = 400; left_duty = 400; i=0; } //lech trai // 001000 ||010000|| 011000 || 011100|| else if(ss1==0 && ss2==0 && ss3==1 && ss4==0 && ss5==0 && ss6==0||ss1==0 && ss2==1 && ss3==1 && ss4==0 && ss5==0 && ss6==0||ss1==0 && ss2==1 && ss3==1 && ss4==1 && ss5==0 && ss6==0 ||ss1==0 && ss2==1 && ss3==0 && ss4==0 && ss5==0 && ss6==0) { right_duty = 400-100; left_duty = 400; 31 i=1; } //111000||110000||100000||101000 else if(ss1==1 && ss2==1 && ss3==1 && ss4==0 && ss5==0 && ss6==0||ss1==1 && ss2==1 && ss3==0 && ss4==0 && ss5==0 && ss6==0||ss1==1 && ss2==0 && ss3==0 && ss4==0 && ss5==0 && ss6==0) { right_duty = 400-150; left_duty = 400; i=2; } //lech phai //001110||000100||000010||000110|| else if(ss1==0 ss6==0||ss1==0 && ss6==0||ss1==0 && ss6==0||ss1==0 && && ss2==0 ss2==0 && ss2==0 && ss2==0 && && ss3==1 ss3==0 && ss3==0 && ss3==0 && && ss4==1 ss4==1 && ss4==0 && ss4==1 && && ss5==1 && ss5==0 && ss5==1 && ss5==1 && ss6==0) && ss4==0 ss4==1 && ss4==1 && ss4==0 && && ss5==1 && ss5==1 && ss5==0 && ss5==0 && ss6==1) { right_duty = 400; left_duty = 400-100; i=3; } //000011||000111||000101||000001 else if(ss1==0 ss6==1||ss1==0 && ss6==1||ss1==0 && ss6==1||ss1==0 && && ss2==0 ss2==0 && ss2==0 && ss2==0 && && ss3==0 ss3==0 && ss3==0 && ss3==0 && { right_duty = 400; left_duty = 400-150 ; i=4; } else 32 { right_duty = 0; left_duty = 400; i=7; } } void motor_control(unsigned int16 a,b) { set_pwm1_duty((int16)1021-left_duty);// 0- max 1021 set_pwm2_duty((int16)1021-right_duty); } 33 ... QUAN VỀ MOBILE ROBOT …………………………… 1.1 Tổng quan mobile robot ………….5 1.2 Yêu cầu công nghệ nhu cầu thực tế 1.3 Thông số kỹ thuật mô hình chức .6 1.4 Ứng dụng mobile robot ... .28 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT 1.1 Tổng quan mobile robot Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, robot trở thành ứng dụng quan trọng sống Robot thay người làm công việc... Ứng dụng mobile robot - Robot làm việc môi trường độc hại - Robot di chuyển theo theo vạch mầu thiết kế sẵn nề nhà xưởng đển vị trí yêu cầu thực thao tác Hình 1.1: Hình ảnh minh họa robot đưa