Trên hình, ta thấy các vị trí A, B, C, D, E là các vật cản. Phía sau các vật cản A, B, D, E là các khoảng trống (phần được tô đen trong hình vẽ). Khi robot di chuyển theo phương pháp này, robot sẽ không đi qua các phần không gian bị che khuất.
Giả thuật điều khiển quỹ đạo di chuyển của robot lau nhà trong phòng có nhiều vật cản bao gồm các bước sau:
1. Đặt robot di chuyển dựa vào vách tường trong phòng cho đến khi phát hiện vách phòng đối diện, hoặc các vật cản.
2. Robot chuyển hướng xoay 900.
3. Robot di chuyển theo quỹ đạo lần di chuyển đầu tiên ( có thể quay phải hoặc trái tùy theo người lập trình) cho đến khi phát hiện vách đối diện. 4. Lặp lại bước 2 và 3 cho đến khi robot không còn xoay được nữa (dựa vào
tín hiệu cảm biến hoặc dịch chuyển vượt quá ngưỡng quy định) Phương pháp này giúp robot hoạt động trong phòng có hình dạng bất kỳ.
B
A
C
ED D
Hình 2.22. Sơ đồ di chuyển khi có nhiều vật cản
2.5. SƠ LƯỢC HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT:
a1. Chổi xới xới bụi, giúp đưa bụi vào bộ phận hút bụi. a2. Bộ phận hút bụi hoạt động, hút bụi vào thùng rác. a3. Chổi quét quay lau nhà.
a4. Chổi hút lau lại nhà một lần nữa và hút nước dơ. a5. Bộ phận vắt hoạt động, vắt nước dơ.
a6. Bộ phận phun xà phòng
Qui trình hoạt động của robot:
Bước 1: Đổ nước sạch và xà phòng vào hộp chứa nước.
Bước 2: Ấn nút khuấy xà phòng bằng động cơ bơm phun nước.
Bước 3: Bật công tắc hoạt động, chọn chế độ và chương trình bằng điều khiển từ xa. Khởi động hoặc có thể chọn hẹn giờ hoạt động cho robot.
Bước 4: Chổi xới quay tròn, bụi được đưa vào cửa buồng hút. Động cơ hút bụi quay tạo áp suất chân không trong buồng hút nên bui bị hút vào buồng chứa rác ( Thùng rác có cửa trong suốt nên có thể xem được mức rác trong thùng).
Bước 7: Chổi hút hút nước dơ. Sau một quá trình thì chổi hút được vắt khô nước bằng động cơ kẹp tự động.
Bước 8: Nước dơ được đưa vào bình chứa nước dơ. Khi bình chứa nước dơ đầy thì quá trình vắt tự động dừng và còi sẽ báo đầy nước. Có thể thực hiện việc tháo nước dơ bằng điều khiển từ xa hay bằng tay.
Bước 9: Robot sẽ tiếp tục di chuyển theo các chương trình khác nhau, tự động hoặc điều khiển từ xa. Robot sẽ tự động dừng khi hoàn thành công việc và sẽ có còi báo hiệu.
Bước 10: Nếu tiếp tục lau thì ta tiến hành thay chổi , thêm nước, chọn lại chế độ. Tùy theo yêu cầu mà ta có thể lập trình cho robot hút bụi trước rồi lau nhà sau hoặc đồng thời thực hiện hút bụi và lau nhà.
2.6. BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT:
Chuyển động của robot chỉ giới hạn trong mặt phẳng. Xét một đường cong trơn cho trước bất kỳ trong mặt phẳng Oxy là quỹ đạo mà robor di chuyển ( xem đường cong là tập hợp những đường thẳng nối tiếp). Như vậy, khi robot di chuyển từ điểm Mi
(xi, yi) đến điểm Mi+1 (xi+1, yi+1) thuộc đường cong thực chất là thực hiện hai chuyển động tịnh tiến và quay. Việc dẫn động robot di chuyển từ điểm Mi (xi, yi) đến điểm Mi+1 (xi+1, yi+1) có thể thực hiện theo 3 phương thức:
2.6.1. Thực hiện phép tịnh tiến trước sau đó quay:
Vi+1 yi+1 i i+1 i+1 y x 0
Theo phương thức này, đầu tiên robot sẽ di chuyển một đoạn 2 2 1
d = ∆ + ∆x y
theo phương vectơ Vi , sau đó quay một góc
2 2
π ψ
ϕ= +∆ , cuối cùng là quay ngược lại một góc 2 2 π ψ ϕ= −∆ Với ∆ =ψ ψi+1−ψi ∆ =x xi+1− xi ∆ =y yi+1− yi
2.6.2. Tịnh tiến và quay đồng thời:
Hình 2.24. Sơ đò mô hình chuyển động theo phương thức 2
Theo phương thức này, robot sẽ thực hiện chuyển động song phẳng. Kết quả quỹ đạo chuyển động của robot di chuyển từ Mi đến điển Mi+1 là một cung tròn Si. Tại Mi+1 góc hợp bởi vi và trục Ox ≠ ψi+1.
yi xi xi+ yi Si x y
2.6.3. Thực hiện phép quay rồi tịnh tiến:
Với phương pháp này, robot sẽ quay một góc ∆ψ tại điểm Mi sau đó tịnh tiến theo vectơ vi+1 một đoạn di.
Qua những phương thức dẫn động như trên, ta nhận thấy rằng thực hiện chuyển động quay trước và chuyển động tịnh tiến sau trên từng đoạn vi cấp là phù hợp hơn cả với yêu cầu bám với quỹ đạo cho trước. Phương trình mô tả điểm (xi+1, yi+1):
Ta có :
xi+1 = di+1cosψi+1
= di+1cosψi + ∆ψi
= di+1cosψ.cos ψi - di+1sin∆ψ.sin ψi
= (di+ ∆d)cos∆ψ.cosψi - (di+ ∆d) sin∆ψ.sin ψi
= di cos∆ψ.cosψi- di sin∆ψ.sin ψi+∆d cos∆ψ.cosψi - ∆d sin∆ψ.sin ψi
= xicos∆ψ - yi sin∆ψ + ∆dcos(∆ψ+ ψi). = xicos∆ψ - yi sin∆ψ+∆x.
Tương tự:
y+1 = di+1 cos(∆ψ+ ψi).
= yisin∆ψ - xicos∆ψ + ∆y.
Biểu thức dưới dạng ma trận trong hệ tọa độ tổng quát như sau:
xi x y ψi xi+ ψi+1 yi+ yi
11 1 os sin sin os i i i i x c y x y c x y ψ ψ ψ ψ + + ∆ − ∆ ∆ = + ∆ + ∆ ∆
2.7. MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ:2.7.1. Động cơ DC: 2.7.1. Động cơ DC:
Mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi song dòng một chiều vẫn tồn tại, đặc biệt là động cơ một chiều. Trong công nghiệp, động cơ DC được sử dụng ở những nơi yêu cầu momen mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng. Nhược điểm của máy điện một chiều là có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền và kém tin cậy, nguy hiểm trong môi trường dễ nổ. Khi sử dụng động cơ DC cần có nguồn điện một chiều kèm theo bộ chỉnh lưu hay máy phát điện một chiều.
Do động cơ DC có chổi than ( brushed DC motor) giá thành rẻ, dễ điều khiển và có nhiều kích cỡ khác nhau nên chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng từ nhỏ tới lớn.