L ỜI CẢM ƠN
3.5 MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC
3.5.1.1 Cấu tạo và công dụng
Hình 3.16 Công tắc hành trình
Cấu tạo công tắc hành trình gồm các phần chính: mấu tác động, lò xo di động, tiếp điểm cốđịnh a & b, tiếp điểm di động,…. ngoài ra còn có thêm lưỡi gà đểtăng phạm vi tác động. Có 3 chân COM (chân chung), NO (thường mở), NC (thường đóng).
SVTH: Huỳnh Phước Nhãn, Đồng Thanh Toàn và Trần Trọng Công Minh Trang 57
Công tắc hành trình dùng để giới hạn hành trình của cơ cấu chấp hành hoặc làm kích hoạt một chiến thuật khác, là nguồn tín hiệu giao tiếp duy nhất với bên ngoài khi robot bằng tay thả robot tựđộng.
3.5.1.2 Vị trí và kết nối các kênh CTHT
Có tất cả có 14 công tắc hành trình được nối song song từng cụm nên cần 4 chân digital I/O, được phân bố theo bảng 5 :
Bảng 5 Phân bố công tắc hành trình Sốlượng Vị trí Kết nối Chân trên board điều khiển Cụm 4 CTHT Tay trước Song song D9 Cụm 2 CTHT Thân (vị trí tiếp xúc bậc thang) Cụm 4 CTHT Tay sau Song song D10 Cụm 2 CTHT Thân (vị trí tiếp xúc bậc thang) 1 CTHT Thân (vị trí tiếp xúc với cột cuối) Truyền thẳng D11 1 CTHT Thân ( vị trí dễtác động) Truyền thẳng Reset Vị trí đặt CTHT cũng rất quan trọng vì bộ phận tác động của CTHT rất nhỏ và yếu nên không thể chịu lực lớn, trực tiếp. Khi bố trí vị trí CTHT phải hết sức lưu ý và giới hạn (khi lưỡi gà CTHT tác động, thân CTHT vẫn an toàn)
SVTH: Huỳnh Phước Nhãn, Đồng Thanh Toàn và Trần Trọng Công Minh Trang 58
3.5.2 Công tắc chọn sân
Do sân thi đấu có 2 phần đối xứng nhau (đi bộ trên cột), ta có thể thi đấu 1 trong 2 nên phải có sẵn chiến thuật cho robot tự động. Ở đây nhóm chọn công tắc ON/OFF thay cho nút ấn để chọn sân thi. Ấn OFF là chọn chiến thuật cho autorobot thi đấu bên sân xanh, ON là chọn chiến thuật cho autorobot thi đấu bên sân đỏ (chiến thuật đã được lập trình sẵn).
Hình 3.18 Vị trí công tắc chiến thuật
3.5.3 Chổi quét
Do robot di chuyển theo cơ cấu hình bình hành nên sẽ có chuyển động xoay quanh trục, vì vậy không thể sử dụng dây dẫn trực tiếp để truyền tín hiệu từ thanh truyền vềvi điều khiển (nằm ở thân Autorobot) nên nhóm đã sử dụng jack cắm DC để truyền tín hiệu của CTHT về board arduino theo kiểu chổi quét.
SVTH: Huỳnh Phước Nhãn, Đồng Thanh Toàn và Trần Trọng Công Minh Trang 59
3.5.4 Encoder
Ở phần này nhóm đã sử dụng encoder từ được gắn ở trục động cơ. Trong robocon ta thường sử dụng incremental rotary encoder (encoder tương đối). Mục đích của việc sử dụng encoder để tính quảng đường di chuyển và hồi tiếp giá trị hỗ trợ việc lập trình chính xác hơn.
Encoder từ được cấu tạo bao gồm: 1 đĩa nam châm vỉnh cửu có nhiều cặp cực được gắn đồng tâm với trục quay, và hai bộ phận cảm ứng từ (2 kênh tín hiệu), bộ phận đệm dòng.... Khi đĩa quay chuyển đổi từ cực S – N hoặc N – S thì bộ phận cảm ứng từ cho ra tín hiệu. Quá trình này tạo ra một chuỗi xung, và chúng ta dựa vào đó đểxác định quãng đường di chuyển của Autorobot lúc lên sàn ngang của cầu thang (biết khi nào dừng lại đểvươn cờ Shabassh).
Hình 3.20 Encoder từ cấu tạo & thực tế Two Channel Encoder Connections:
1 MOTOR - 2. MOTOR+
3 HALL SENSOR Vcc 4 HALL SENSOR GND 5 HALL SENSOR A Vout 6 HALL SENSOR B Vout
3.6.1 Pin Lipo
Pin là nguồn năng lượng chính cung cấp cho Autorobot hoạt động. Trên thị trường có rất nhiều loại pin khác nhau: Pin Ni-Fe, Ni-Cd, Li-Ion, Li-Polimer (Lipo)… Do động cơ cần năng lượng đáp ứng khá cao và ổn định nên nhóm chọn pin Lipo.
Ta có công thức tính tính công suất động của dòng điện 1 chiều là: P = U.I => I = = = . (6)
SVTH: Huỳnh Phước Nhãn, Đồng Thanh Toàn và Trần Trọng Công Minh Trang 60
Với:
P: Công suất động cơ Planet (W) U: Điện áp pin Lipo (V)
I: Dòng điện (A)
Cần dòng tiêu thụ 1250 mmA , do đó nhóm đã sử dụng pin Lipo.
Pin Lipo với công nghệ chất điện phân dạng rắn nên tỷ lệ về năng lượng lưu trữ trên trọng lượng rất cao so với các loại pin thông thường. Bên cạnh đó pin Lipo có tốc độ xả cao tương ứng với khả năng cung cấp dòng cao, khối lượng nhẹ.
Trong Autorobot này sử dụng Pin Lipo TURNIGY 6 cell – 24VDC, để cung cấp dòng động lực cho động cơ và mạch điều khiển khí nén,có dung lượng 2650 mAh, dòng xả từ 20-30C (có nghĩa là pin này đạt dòng xả bình thường là 2650*30 = 76800 mAh). Pin này có khả năng cung cấp dòng cao tối đa là 76.8 A.
Do yêu cầu sử dụng nguồn riêng cho vi điều khiểnđể chống nhiễu nên nhóm sử dụng thêm Pin Lipo 3 cell – 12VDC để cấp nguồn cho board Arduino Nano.
Thông số kỹ thuật:
- Dung lượng: 2650 mAh - Dòng xảđịnh mức: 20C
- Dòng xả cực đại (10 giây): 30C - Cân nặng: 430g
- Kích thướt: 141 x 41 x 31mm
SVTH: Huỳnh Phước Nhãn, Đồng Thanh Toàn và Trần Trọng Công Minh Trang 61
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH CHO AUTOROBOT
Trong suốt quá trình thi đấu Robocon, đểđạt được hiệu quả cao, ngoài sự chính xác và cứng vững của các cơ cấu cơ khí, sự ổn định và an toàn của hệ thống điện- điện tử, ta còn phải kể đến tính tối ưu và thông minh của giải thuật phần mềm điều khiển. Đóng vai trò như trí tuệ và là linh hồn của robot, phần mềm điều khiển cần phải được lập trình, quản lý, thử nghiệm và kiểm tra chặt chẽ, để robot có thể thực hiện được các tác vụ một cách tối ưu và hiệu quả nhất. Vì vậy, ta cần phải chú trọng nhiều đến việc nghiên cứu và xây dựng phần mềm điều khiển dựa trên các phương pháp, giải thuật hợp lý.
Từ những yêu cầu trên, nhóm đã sử dụng trình biên dịch Arduino IDE phiên bản 1.0.5 để xây dựng và thử nghiệm phần mềm điều khiển Autorobot. Arduino IDE là sản phẩm của nhà phát triển mã nguồn mở Arduino, Italy. Với việc được tích hợp sẵn các công cụ, chức năng đặc biệt cần thiết cho việc lập trình và đồng thời sử dụng ngôn ngữ lập trình dựa trên C, trình biên dịch Arduino IDE hỗ trợ mạnh mẽ việc xây dựng các ứng dụng hệ thống nhúng trên hầu hết những sản phẩm board Vi Điều Khiển của Arduino (cụ thể là board Arduino Nano V3 được sử dụng cho Autorobot).
Hình 4.1 Trình biên dịch Arduino IDE (giao diện của phiên bản 1.0.5)
SVTH: Huỳnh Phước Nhãn, Đồng Thanh Toàn và Trần Trọng Công Minh Trang 62
Đểgiúp có được cái nhìn chi tiết hơn vềcông đoạn quan trọng cuối cùng hoàn thành robot, nhóm xin dành toàn bộ nội dung chương này để nói về các vấn đề trong việc xây dựng phần mềm điều khiển Autorobot: những quy ước-định nghĩa; chức năng, phương thức làm việc (lưu đồ giải thuật) của các chương trình con thường, chương trình con phục vụ ngắt và chương trình chính.