Thông qua việc tìm hiểu các thiết bị cần có của mô hình robot tự di chuyển, từ
đó tiến hành xây dựng sơ đồ khối chức năng của các module.
Hình 3.22 : Sơ đồ khối các module cấu thành robot.
Để robot có khả năng di chuyển cần có ít nhất hai động cơ motor quay, việc điều khiển chiều quay của động cơ cần phải có mạch cầu H. Thông qua việc đọc xung từ Encoder mà có thể điều khiển vị trí của của động cơ theo ý muốn. Bên cạnh đó
việc đọc các thông số từ cảm biến giúp tính toán được khoảng cách từ robot đến vật cản gần nhất, việc sử dụng ba cảm biến là sự phát triển thêm hướng cho robot đối với môi trường xung quanh nhờ đó robot không những xác định được vật cản phía trước mà còn có thể xác định ở hai phia xung quanh, nhằm làm giảm điểm mù
cho robot.
Sau khi thiết kế được sơ đồ khối các module của của robot, ta tiến hành xây dựng nên hệ thống của robot như sau
Trang 41
Hình 3.23 : Sơ đồ khối cấu trúc của hệ thống động học.
Thiết bị Kinect muốn hoạt động cần có một máy tính (trong nội dung luận văn này sử dung thiết bị laptop thay thế cho máy tính thông thường) trong quá trình truyền và xử lý tín hiệu. Mặc khác Laptop giữ vai trò tương tác giữa thiết bị Kinect và vi điều khiển trong robot để truyền và gửi lệnh thông qua giao tiếp RS232.
Trong quá trình thiết kế và thi công, mô hình robot có sự tham khảo và kế thừa từ các mô hình trước đó, dưới đây là một số dạng robot có liên quan.
Hình 3.24 : DaNi robot [16]
Nhận xét : Robot DaNi có có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, với thiết kế chính xác làm giảm một sai số không đáng có, thích hợp di chuyển trong môi trường không gian nhỏ. Tuy nhiên với “tầm nhìn” của thiết bị đòi hỏi đối tượng phải đứng với khoảng cách hơn 2m để có thể quét toàn bộ cấu trúc khung xương của đối tượng.
Trang 42
Ngoài ra robot sử dụng một cảm biến phía trước nên chỉ có thể tránh các vật trước mặt không thể tránh các vật xung quanh.
Hình 3.25 : Robot tránh vật cản sử dụng thiết bị Kinect [15]
Nhận xét: Tương tự như robot DaNi, tuy nhiên robot này tập trung vào việc tránh vật cản sử dụng thiết bị Kinect nên nhìn nhung đây là loại đơn giản dễ sử
dụng, mặc khác theo như yêu cầu khách quan thì thiết bị Kinect cần phải có thiết bị xử lý mạnh như máy tính mới có thể hoạt động do dó với thiết kế như trên tầm di chuyển của robot sẽ bị giới hạn theo thiết bị Kinect, ngoài ra robot sẽ không thể phát hiện được vật cản trong vùng tối của thiết bị.
Hình 3.26 : Mô hình robot tránh vật cản [1]
Nhận xét: Đây là loại robot có cách thiết kế tốt trong việc sử dụng Kinect tránh vật cản, ngoài ra với với việc đặt thiết bị Kinect cách mặt đất với một khoảng cách
Trang 43
cho trước (60cm) với chiều dài của robot (40cm) đã làm giảm vùng tối của thiết bị.
Giúp cho robot có thể quét toàn bộ vật cản phía trước. Với yêu cầu sử dụng robot tự hành thiết kế có thể đặt thiết bị máy tính trên lưng. Điều này giúp cho robot di chuyển linh hoạt hơn không bị hạn chế bởi các yếu tố trên. Tuy nhiên phần cứng thiết bị được thiết kế với chi phí cao, tầm quét được giới hạn phía trước không có
khả năng phát hiện vật cản xung quanh.
Hình 3.27 : Robot Dora [17]
Nhận xét: Robot Dora được sử dụng thiết bị Kinect để tránh vật cũng như vẽ lại bản đồ của môi trường xung quanh, với cấu trúc đặt thiết bị trên cao, giúp cho có
thể quét toàn bộ không gian trước robot. Tuy nhiên với cấu trúc thiết kế chi tiết trên robot Dora chỉ có thể được sử dụng trong các phòng thí nghiệm với môi trường indoor có khoảng cách không gian rộng.
Thiết kế robot thực nghiệm: từ các nghiên cứu trên với yêu cầu phát triển và sử dụng robot tránh vật cản. Với cách thiết kế như hình 3.26 sẽ làm giảm vùng tối của thiết bị, ngoài ra có thể đặt máy tính trên lưng, bên cạnh đó sẽ sử dụng thêm cảm biến siêu âm như hình 3.24 ở phía trước và hai bên xung quanh, với thiết kế này sẽ làm giảm tâm quét của thiết bị Kinect trong việc xác đinh đối tượng ở
khoảng cách gần (60cm) tính từ vị trí robot, ngắn hơn yêu cầu khoảng cách 2m của robot trong hình 3.24 và không đến nỗi cồng kềnh so với robot trong hình 3.27.
Hình 3.28 mô tả cấu trúc robot được sử dụng trong luận văn này.
Trang 44
Hình 3.28 : Mô hình robot thực tế
Trong hình 3.28 là mô hình thực tế của robot thực hiện trong đề tài này, với kích thước 30x40x70cm. Robot được hỗ trợ thiết bị Kinect và Laptop ngoài ra robot còn có tích hợp thêm bộ cảm biến trong quá trình xác định và tránh vật cản. Robot có
thêm ưu điểm là các bộ phận chức năng có thể tháo rời tùy theo yêu cầu sử dụng nhằm phục vụ và phát triển thêm sau này.
Cảm biến Kinect
Laptop 70(cm)
40(cm)
30(cm)
Trang 45
CHƯƠNG 4 : GIẢI THUẬT TRÁNH VẬT CẢN