Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử thiết kế robot dò line

Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Mục lục Chương : TỔNG QUAN 1.1 Đề đặt : 1.2 Giới thiệu: 1.3 Tình hình nghiên cứu nước: 1.3.1 Ngoài nước: 1.3.2 Trong nước: .8 Chương : 2.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 10 Cơ khí 10 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 10 2.1.2 Bánh xe .11 2.1.3 Động .12 2.1.4 Cảm biến 13 2.1.5 Phương án điều khiển: 14 2.1.6 Giải thuật điều khiển: .14 2.1.7 Phương án thiết kế : 14 Chương : 3.1 HỆ THỐNG CƠ KHÍ 15 Bánh xe: 15 3.1.1 Bánh chủ động: 15 3.1.2 Bánh bị động: 15 3.2 Tính tốn lựa chọn động 15 3.3 Tính toán thiết kế thân xe: 18 3.3.1 Thiết kế kích thước thân xe 18 3.3.2 Tính tốn trọng tâm xe 21 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử 3.3.3 Tính tốn khoáng cách đặt cảm biến cho với trục bánh dẫn động 22 3.3.4 Chương : Bố trí thiết bị : 23 HỆ THỐNG ĐIỆN .24 4.1 Sơ đồ tổng quan: 24 4.2 Nguồn: .25 4.3 Lựa chọn driver: 26 4.4 Thiết kế điều khiển PID động cơ: 31 4.4.1 Động trái: 31 4.4.2 Động phải: 32 4.5 Thiết kế cảm biến: 32 4.5.1 Thiết kế gá đặt cảm biến: .32 4.5.2 Test độ cao cảm biến phù hợp: 35 4.5.3 Lựa chọn số lượng cảm biến: 36 Calibration .37 4.5.4 Chương : Thiết kế mạch cảm biến: .38 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 39 5.1 Mơ hình hóa: 39 5.2 Thiết kế điều khiển 41 5.3 Kết mô .43 5.4 Giải thuật điều khiển: 47 5.4.1 Giải thuật tính sai số e2 47 5.4.2 Sơ đồ khối điều khiển: .47 5.4.3 Giải thuật điều khiển xe: 48 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Lưu đồ giải thuật 50 Chương : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 52 6.1 Kết chạy xe 52 6.2 Trải nghiệm trình làm đồ án 53 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Chương : TỔNG QUAN 1.1 Đề đặt : Mô tả sa bàn: - Màu sắc đường line: đen - Màu nền: trắng - Bề rộng đường line: 26mm - Bề mặt địa hình di chuyển: phẳng - Đường line liên tục Robot bắt buộc phải chạy theo chiều quy định ghi sa bàn (hình 1) Khi bắt đầu, robot đặt vị trí START (điểm A), sau robot chạy theo thứ tự qua điểm nút quy định sau: (START) A → B → C → D → E → F → C → G → A → C → E (END) Hình 1-1 Sa bàn di chuyển robot Bên cạnh cịn ràng buộc xe dị line sau: - Tốc độ tối thiểu robot: 0,2 m/s - Đường kính bánh xe: d ≤ 200mm - Số lượng bánh xe (chủ dộng bị động): tùy chọn Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử - Kích thước tối đa chiều robot (dài × rộng × cao): 300mm × 220mm × 300mm - Có khẳ chở hình hộp chữ nhật trọng lượng 2kg với kích thước tối đa (dài × rộng × cao): 200mm × 100mm × 300mm - Robot trang bị hệ thống cảm biến để nhận biết di chuyển bám line 1.2 Giới thiệu: Robot đời sớm thay người làm việc nặng nhọc độc hại Trong thời đại công nghiệp nay, robot ngày ứng dụng rộng rãi sản xuất đời sống Do yêu cầu ngày cao phức tạp, robot cần có thay đổi linh hoạt đáp ứng nhanh, mobile robot Mobile robot loại robot có khả tự dịch chuyển, tự vận động có khả hồn thành cơng việc giao Trong robot dị line loại robot tự xác định vị trí tương đối di chuyển bám theo quỹ đạo (line từ, line màu) định sẵn Hiện nay, robot dò line ứng dụng rộng rãi ngày hoàn thiện lĩnh vực thăm dò đại dương, tự hành không, môi trường kho bãi, nhà xưởng để vận chuyển hàng hóa thay người dùng để nghiên cứu kỹ thuật thi quy mơ khác 1.3 Tình hình nghiên cứu nước: 1.3.1 Ngoài nước: 1.3.1.1 Xe Fireball tham gia thi Bot Brawl (Peoria, Illinois) (2014) Kết cấu xe đơn giản gồm bốn bánh bánh chủ động dẫn động bốn động riêng biệt Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Hình 1-2 Xe dị line Fireball Hình 1-3 Đường line Bot Brawl 2010 Bảng 1.1 Thơng số kỹ thuật Fireball Thông số Giá trị Đơn vị Dài x Rộng x Cao 100 x 100 x 40 mm Vận tốc trung bình 1.5 m/s Khối lượng 200 g  Ưu điểm: Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Kết cấu truyền động đơn giản, độ cứng vững cao, bán kính cong nhỏ  Nhược điểm: Bộ điều khiển phức tạp phải điều chỉnh độ đồng tốc động riêng biệt để xe khơng bị trượt 1.3.1.2 FH Westküste robot dị line đội vô địch thi MCU Car Rally tổ chức Nuremberg vào năm 2015 Xe cấu tạo giống xe đua thực tế với gầm thấp thân dài phía trước Xe sử dụng cấu lái Ackerman, hai bánh trước cố định trực tiếp với khung cảm biến dò line, đồng thời điều khiển động servo nhằm điều hướng cho xe, động sau tạo lực đẩy xe tiến lên thơng qua cấu vi sai Hình 1-4 Xe dị line FH Westküste Hình 1-5 Đường line MCU Car Rally 2015 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Bảng 1.2 Thơng sớ kỹ tḥt Xe dị line FH Westküste Thông số Giá tri ̣ Đơn vi ̣ Dài × Rộng × Cao 550 × 170 × 140 mm Vâ ̣n tố c trung bình 1.04 m/s Khố i lượng 1.1 kg Ưu điểm: Cơ cấu lái Ackerman cho phép xe hoạt động ổn định, bám đường tốt, chống trượt  Nhược điểm: Cơ cấu phức tạp, việc sử dụng hai bánh trước có trục quay tạo áp lực lớn tác động lên động điều hướng, bán kính cong lớn (hạn chế góc lái bánh trước chiều dài thân xe), khó ơm cua 1.3.2 Trong nước: 1.3.2.1 Xe Mr.zero - Trịnh Nguyễn Trọng Hữu – Giành giải nhì thi 2015 Số lượng bánh xe: bánh, bánh sau gắn dẫn động, bánh trước tự lựa Hình 1-6 Sơ đồ xe Mr.zero - Tốc độ đạt được: 1.6 m/s - Sai số: 15 mm Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử  Ưu điểm : xe đảm bảo khả cân tốt  Nhược điểm : khơng đảm bảo độ đồng phẳng cần hệ thống treo để đảm bảo xe tiếp xúc với mặt đường 1.3.2.2 Xe UIT-Mon - Nguyễn Tiến Đình - Giải thi năm 2013 Số lượng bánh xe: bánh, bánh sau gắn dẫn động, bánh trước tự lựa Hình 1-7 Sơ đồ xe UIT-Mon Tốc độ đạt được: 1,5m/s - Sai số: 20 mm  Ưu điểm : bánh xe tiếp xúc với bề mặt di chuyển, đáp ứng nhanh phần cảm biến đặt xa bánh chủ động  Nhược điểm : dễ bị lật tải trọng đặt lệch so với trọng tâm, khó ơm cua chiều dài xe lớn Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Chương : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 Cơ khí 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý Đặc điểm yêu cầu xe: - Xe di chuyển địa hình phẳng khơng có dốc nghiêng - Xe chở tải nặng 2kg - Xe di chuyển với đường line liên tục khơng bị đứt đoạn, có khoảng giao vị trí A,C,E rẽ 90 độ A Đề xuất phương án: Bảng 2.1 Bảng so sánh số sơ đồ nguyên lý Xe bánh bánh chủ động bánh chủ động Xe bánh bánh tự lựa phía bánh tự lựa phía phía sau bánh tự phía trước bánh trước bánh chủ trước có hệ thống lựa phía trước tự lựa phía sau động phía sau treo * Ưu điểm: * Ưu điểm: * Ưu điểm: * Ưu điểm: - bánh xe - bánh xe - Xe có kết cấu đơn -Xe bẻ lái dễ dàng đồng phẳng tiếp đồng phẳng tiếp giản qua cua xúc với mặt đất xúc với mặt đất -Xe có bánh nên khơng bị lật dù 10 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử 𝜔= 𝑏 (𝜔 − 𝜔𝐿 ) 2𝑑𝑤 𝑅 Với: 𝜔𝑅 , 𝜔𝐿 : vận tốc góc bánh phải bánh trái xe 𝑏: đường kính bánh xe 𝑑𝑤 : khoảng cách hai bánh xe Phương trình động học điểm tracking C 𝑥̇ 𝐶 = 𝑥̇ − 𝑑𝑠𝑖𝑛𝜑𝜑̇ 𝑥𝐶 = 𝑥 + 𝑑𝑐𝑜𝑠𝜑 { 𝑦𝐶 = 𝑦 + 𝑑𝑠𝑖𝑛𝜑 ⇒ {𝑦̇ 𝐶 = 𝑦̇ + 𝑑𝑐𝑜𝑠𝜑𝜑̇ 𝜑𝐶 = 𝜑 𝜑̇ 𝐶 = 𝜑̇ (2) Với 𝑑 khoảng cách từ tâm đường nối bánh đẫn dộng đến điểm tracking C Phương trình động học điểm tham chiếu R 𝑥̇ 𝑅 = 𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑅 { 𝑦̇ 𝑅 = 𝑣𝑅 𝑠𝑖𝑛𝜑𝑅 𝜑̇ 𝐶 = 𝜔𝑅 (3) Với 𝑣𝑅 vận tốc mong muốn xe Bộ điều khiển thiết kế cho điểm tracking C để bám theo điểm tham chiều R với vận tốc mong muốn 𝑣𝑅 Sai số hệ thống xác định bởi: 𝑒1 𝑐𝑜𝑠𝜑 [𝑒2 ] = [−𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑒3 𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑐𝑜𝑠𝜑 0 𝑥𝑅 − 𝑥𝐶 0] [ 𝑦𝑅 − 𝑦𝐶 ] 𝜑𝑅 − 𝜑𝐶 (4) Hay 𝑒1 = (𝑥𝑅 − 𝑥𝐶 )𝑐𝑜𝑠𝜑 + (𝑦𝑅 − 𝑦𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑 {𝑒2 = −(𝑥𝑅 − 𝑥𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑 + (𝑦𝑅 − 𝑦𝐶 )𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑒3 = 𝜑𝑅 − 𝜑 𝑒̇1 = (𝑥̇ 𝑅 − 𝑥̇ 𝐶 )𝑐𝑜𝑠𝜑 − (𝑥𝑅 − 𝑥𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑𝜑̇ + (𝑦̇ 𝑅 − 𝑦̇ 𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑 + (𝑦𝑅 − 𝑦𝐶 )𝑐𝑜𝑠𝜑𝜑̇ {𝑒̇2 = −(𝑥̇ 𝑅 − 𝑥̇ 𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑 − (𝑥𝑅 − 𝑥𝐶 )𝑑𝑐𝑜𝑠𝜑𝜑̇ + (𝑦̇ 𝑅 − 𝑦̇ 𝐶 )𝑐𝑜𝑠𝜑 + (𝑦𝑅 − 𝑦𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑𝜑̇ 𝑒̇3 = 𝜑̇ 𝑅 − 𝜑̇ 𝑒̇1 = 𝑣𝑅 (𝑐𝑜𝑠𝜑𝑅 𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑠𝑖𝑛𝜑𝑅 𝑠𝑖𝑛𝜑) − (cos2 𝜑 + sin2 𝜑)𝑣 + (−(𝑥𝑅 − 𝑥𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑 + (𝑦𝑅 − 𝑦𝐶 )𝑐𝑜𝑠𝜑)𝜑̇ { 𝑒̇2 = 𝑣𝑅 (−𝑐𝑜𝑠𝜑𝑅 𝑠𝑖𝑛𝜑 + 𝑠𝑖𝑛𝜑𝑐𝑜𝑠𝜑) − [𝑑𝑐𝑜𝑠 𝜑 + 𝑑𝑠𝑖𝑛2 𝜑 + (𝑥𝑅 − 𝑥𝐶 )𝑐𝑜𝑠𝜑 + (𝑦𝑅 − 𝑦𝐶 )𝑠𝑖𝑛𝜑]𝜑̇ 𝑒̇3 = 𝜑̇ 𝑅 − 𝜑̇ 40 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử 𝑒̇1 = 𝑣𝑅 cos(𝜑𝑅 − 𝜑) − 𝑣 + 𝑒2 𝜔 {𝑒̇2 = 𝑣𝑅 sin(𝜑𝑅 − 𝜑) − (𝑑 + 𝑒1 )𝜔 𝑒̇3 = 𝜔𝑅 − 𝜔 Vậy: 𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠𝑒3 𝑒̇1 −1 𝑣 𝑠𝑖𝑛𝑒 [𝑒̇2 ] = [ 𝑅 3] + [ 𝜔 𝑒̇3 𝑅 𝑒2 𝑣 𝑑 − 𝑒1 ] [𝜔] −1 (5) 5.2 Thiết kế điều khiển Chọn hàm Lyapunov: 𝑉= 2 − 𝑐𝑜𝑠𝑒3 𝑒 + 𝑒 + ≥0 2 𝑘2 (6) Trong 𝑘1 , 𝑘2 , 𝑘3 giá trị dương Đạo hàm 𝑉 ta được: 𝑉̇ = 𝑒1 𝑒̇1 + 𝑒2 𝑒̇2 + 𝑠𝑖𝑛𝑒3 𝑒̇ 𝑘2 Suy ra: 𝑉̇ = 𝑒1 (𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠𝑒3 − 𝑣 ) + 𝑠𝑖𝑛𝑒3 (𝑘2 𝑣𝑅 𝑒2 + 𝜔𝑅 − 𝜔) 𝑘2 𝑉̇ = 𝑒1 (𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠 𝑒3 − 𝑣 + 𝑒2 𝜔) + 𝑒2 (𝑣𝑅 𝑠𝑖𝑛 𝑒3 − 𝑑𝜔 − 𝑒1 𝜔) + 𝑉̇ = 𝑒1 (𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠 𝑒3 − 𝑣) − 𝑑𝑒2 𝜔 + (7) 𝑠𝑖𝑛𝑒3 (𝜔𝑅 − 𝜔) 𝑘2 𝑠𝑖𝑛𝑒3 (𝑘2 𝑣𝑅 𝑒2 + 𝜔𝑅 − 𝜔) 𝑘2 (8) Với phần tử 𝑒1 (𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠 𝑒3 − 𝑣), ta đặt: 𝑣 = 𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠 𝑒3 + 𝑘1 𝑒1 Từ ta có: −𝑘1 𝑒12 ≤ 0, ∀𝑘1 ≥ Với phần tử −𝑑𝑒2 𝜔 , tính chất điều khiển, nên 𝑒2 𝜔 dấu nên −𝑑𝑒2 𝜔 ≤ 0, ∀𝑑 ≥ Với phần tử 41 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử 𝑠𝑖𝑛𝑒3 (𝑘2 𝑣𝑅 𝑒2 + 𝜔𝑅 − 𝜔) 𝑘2 Ta đặt: 𝜔 = 𝑘2 𝑣𝑅 𝑒2 + 𝜔𝑅 + 𝑘3 sin 𝑒3 Từ điều ta có ta có: 𝑘3 𝑠𝑖𝑛2 𝑒3 − ≤ 0, ∀𝑘2 , 𝑘3 ≥ 𝑘2 Vậy với luật điều khiển: { 𝑣 = 𝑣𝑅 𝑐𝑜𝑠 𝑒3 + 𝑘1 𝑒1 𝜔 = 𝑘2 𝑣𝑅 𝑒2 + 𝜔𝑅 + 𝑘3 𝑠𝑖𝑛𝑒3 Nên ta có: 𝑉̇ ≤ 0, ∀𝑑, 𝑘1 , 𝑘2 , 𝑘3 ≥ Điều có nghĩa hệ thống ổn định với điều khiển tracking theo tiêu chuẩn Lyapunov, giá trị 𝑒1 , 𝑒2 , 𝑒3 tiến 𝑡 → ∞ Do hệ thống xác định sai số theo phương pháp tuyến với phương chuyển động xe, mơ hình động học xe cần giới thiệu lại với điểm C tâm dãy sensor, M trung điểm hai bánh chủ động điểm tracking xe Khi ta có e1=d Mơ hình thể hình Như vậy, để xác định đầy đủ thông tin vị trí điểm tracking so với tham chiếu, sai số e2 e3 cần xác định Trên thực tế, e2 xác định trực tiếp từ hệ thống sensor Đối với e3, phương án xác định đề xuất cho robot di chuyển theo phương trước đoạn ds đủ nhỏ để nối điểm RR’ tạo thành tiếp tuyến đường cong Khi đó, sai số e3 xác định theo công thức : e3  arctan( e2  e2 ' ) ds 42 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Hình 5-2: Hình ảnh mơ sai số e2 Hình 5-3: Hình ảnh mơ sai số e3 5.3 Kết mơ Để mơ q trình bám sa bàn xe, ta sử dụng bảng thông số đầu vào Đại lượng Giá trị Đơn vị Bán kính cong 500 mm Vận tốc lớn m/s 43 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Tốc độ góc lớn động 500 rpm Khoảng cách hai bánh xe 170 mm Đường kính bánh xe 80 mm Thời gian lấy mẫu 0.02 s Thời gian di chuyển đoạn nhỏ (tìm e2’) 0.002 s Khoảng cách trọng tâm xe điểm tracking 70 mm Quy ước: đường vẽ màu xanh thể vận tốc gốc bánh xe phải, đường màu đỏ thể vận tốc gốc bánh xe trái Với khoảng cách từ tâm cảm biến C đến tâm bánh chủ động M chọn 96 mm Bên cạnh đó, giá trị e2 phụ thuộc vào số [k1 k2 k3] chọn Tiến hành môphỏng đoạn đường đua với hệ số [k1 k2 k3] [1 450 0] a) Sa bàn di chuyển đoạn ABC c) Vận tốc robot đoạn ABC b) Sai số e2, e3 d) Tốc độ hai bánh đoạn ABC Hình 5-4: Mơ chuyển động đoạn ABC 44 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Trong đoạn ABC, sai số lớn e2 lớn khúc giao B, có chuyển hướng đột ngột dẫn đến sai số lớn Trên đoạn AB BC sai số tương đối ổn định vào cua, vận tốc xe cần giảm xuống 0,75 m/s.Nhận thấy q trình chạy, tốc độ góc bánh xe không vượt giới hạn cho phép động a) Sa bàn di chuyển đoạn CDEF c) Vận tốc robot đoạn CDEF b) Sai số e2, e3 d) Tốc độ hai bánh đoạn CDEF Hình 5-5: Mô chuyển động đoạn CDEF Nhận xét: - Ta chọn lại k2=500 - Sai số 𝑒2 không ổn định khúc cua, có xu hướng tiến - Sai số 𝑒3 lớn điểm cua nhanh chống ổn định lại 45 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử a) Sa bàn di chuyển đoạn GAE c) Vận tốc robot đoạn GAE b) Sai số e2, e3 d) Tốc độ hai bánh đoạn GAE Hình 5-6: Mơ chuyển động đoạn GAE Hình 5-7: Mơ bám line sa bàn 46 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử 5.4 Giải thuật điều khiển: 5.4.1 Giải thuật tính sai số e2 Sử dụng giải thuật xấp xỉ bậc Hình 5-8:Giải thuật xấp sỉ bậc Lấy cảm biến cho giá trị cao Ta xấp xỉ tín hiệu đầu ra: Vị trí tâm đường line vị trí mà hàm xấp xỉ đạt giá trị cực đại: 5.4.2 Sơ đồ khối điều khiển: Robot sử dụng điều khiển tập trung để điều khiển chức riêng biệt Trong vi điều khiển Tiva Tm4c123 đảm nhiệm tất nhiệm vụ gồm có:  Đọc xử lý giá trị sensor 47 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử  Đọc giá trị vận tốc từ Encoder  Điều khiển động thông qua driver điều khiển PID Sau tín hiệu trả từ sensor dạng analog vi điều khiển tính tốn sai số e2 (bỏ qua sai số e3 chọn k3=0), áp dụng tiêu chuẩn ổn định lyaponouv để đưa vận tốc động trái động phải Vận tốc động trái phải vi điều khiển xử lý truyền tín hiệu điều khiển dạng xung pwm cho driver tương ứng Vi điều khiển nhận xung encoder trả áp dụng giải thuật PID để đảm bảo vận tốc xe đáp ứng giá trị tính tốn Hình 5-9: Sơ đồ cấu trúc tập trung 5.4.3 Giải thuật điều khiển xe: Theo sa bàn từ Hình 0.1, trình robot di chuyển qua đoạn đường: - Đoạn thứ 1: AB Đoạn thứ 2: BC Đoạn thứ 3: CD Đoạn thứ 4: DE Đoạn thứ 5: EF Đoạn thứ 6: FC Đoạn thứ 7: CG Đoạn thứ 8: GA Đoạn thứ 9: AC Đoạn thứ 10: CE Và xe có trạng thái sau: - Trạng thái 1: Xe bám theo line 48 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử - Trạng thái 2: Xe thẳng qua giao lộ Trạng thái 3: Xe xoay 90° giao lộ Trạng thái 4: Dừng xe Đối với thời điểm, xe đoạn đường có trạng thái khác nhau, nên có tác vụ xử lý khác a) Tác vụ Đoạn đường áp dụng: sa bàn Trạng thái xe: Giải thuật: sử dụng luật điều khiển sau 𝑣 = 𝑣𝑅 {𝜔 = 𝑘 𝑣 𝑒 𝑅 Trong đó: 𝑣, 𝜔, 𝑣𝑅 , 𝑘2 , 𝑒2 đề cập Phần Từ tính vận tốc góc cho động cơ: 𝑣 𝜔𝑙 + 𝑟 2𝑟 { 𝑣 𝜔𝑙 𝜔𝑙 = − 𝑟 2𝑟 𝜔𝑟 = b) Tác vụ Sử dụng chuyển tiếp đoạn đường: → 3, → 5, → → 10 Trạng thái xe: Giải thuật: giữ vận tốc động dãy cảm biến vượt khỏi giao lộ c) Tác vụ Sử dụng xe gặp điểm A lần thứ 2, lúc chuyển tiếp đoạn → Trạng thái xe: Giải thuật: giữ vận tốc bánh phải 0, giữ vận tốc bánh trái cố định dãy cảm biến trở lại đường line d) Tác vụ Áp dụng xe hết đoạn đường 10 Trạng thái xe: Giải thuật: cảm biến biên trả tín hiệu, dừng xe 49 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Lưu đồ giải thuật Dựa vào giải thuật đề cập trên, ta có lưu đồ giải thuật sau: Hình 5-10: Chương trình 50 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Hình 5-11:Chương trình 51 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Chương : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 6.1 Kết chạy xe Nhóm hồn thành việc chế tạo mơ hình vận hành thực tế Tuy robot hoàn thành việc bám hết sa bàn với thời gian 28𝑠 cách ổn định, sai số bám line lớn vị trí đặc biệt sau: Hình 6-1: Kết thực nghiệm đoạn AB Khi robot khởi động bắt đầu chạy đoạn AB, độ vọt lố (overshoot) lớn nên tốc độ điều khiển đoạn AB chưa xác, dẫn đến sai số dò line gần đến điểm B khơng ổn định Hình 6-2:Kết thực nghiệm qua điểm C Khi robot đến điểm C ta cho mù cảm biến sai số phụ thuộc vào sai số đoạn trước 52 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Hình 6-3: Kết thực nghiệm qua điểm D Xe có qn tính khiến cho sai số điểm D lớn Hình 6-4: Kết thực nghiệm qua điểm G-A Xe chạy ổn định đoạn G-A  Xe chạy chưa ổn định tất lần chạy, khả thành hoàn thành toàn sa bàn 4/10 6.2 Trải nghiệm q trình làm đồ án  Khó khăn: o Việc lựa chọn vi điều khiển Tiva C phương án điều khiển tập trung gây khó khăn cho việc lập trình, nhóm phải tìm hiểu lại việc lập trình tốn nhiều thời gian sửa chữa lỗi o Lựa chọn thuật toán xấp xỉ khiến cho việc thực nghiệm nhiều thời gian phải tìm hệ số PID phù hợp calib giá trị cảm biến o Việc lựa chọn khoảng cách cảm biến lớn (20mm) vị trí đặt dãy cảm biến gần bánh chủ động khiến cho sai số xe lớn, xe dễ bị văng line tiến hành cho mù cảm biến khoảng giao lộ 53 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử o Lựa chọn tự thiết kế mạch cảm biến mạch nguồn buộc thành viên nhóm phải tự học thêm thiết kế làm mạch điện, tốn nhiều thời gian mạch dễ bị hư mối hàn không tốt va đạp di chuyển o Lần đầu tiếp xúc với việc làm robot nên vấn đề hư hỏng linh kiện nhóm phải tốn thời gian tìm hiểu khắc phục vấn đề  Kiến thức đạt sau đồ án: o Khả lập trình sử dụng tốt vi điều khiển Tiva C o Biết sử dụng tốt linh kiện điện tử Driver, giảm áp, vi điều khiển, pin, cảm biến,… tránh gây hư hỏng đáng tiếc o Biết tự thiết kế làm mạch điện o Cách đặt mục tiêu theo khả nhóm vật tư có o Cách thực đề tài theo phương pháp Cơ điện tử 54 ... 49 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Lưu đồ giải thuật Dựa vào giải thuật đề cập trên, ta có lưu đồ giải thuật sau: Hình 5-10: Chương trình 50 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Hình 5-11:Chương... 14 Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử Chương : HỆ THỐNG CƠ KHÍ Chương bao gồm lựa chọn bánh xe, tính tốn chọn động cơ, tính tốn kích thước xe, thiết kế đồ gá cho động cơ, bố trí phận xe 3.1 Bánh.. .Đồ án thiết kế hệ thống Cơ- điện tử 3.3.3 Tính tốn khống cách đặt cảm biến cho với trục bánh dẫn động 22 3.3.4 Chương : Bố trí thiết bị : 23 HỆ THỐNG ĐIỆN .24 4.1 Sơ đồ