CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN
2.3. Sơ đồ nguyên lý của robot
Từ các phân tích ở trên, ta tổng hợp lựa chọn phương án thiết kế legged mobile robot gồm hai phần chính như sau:
Một là kết cấu di chuyển: robot sẽ chuyển động bằng cơ cấu mười hai chân. Mỗi nhóm chân bên phải và bên trái sẽ được kết nối với một động cơ DC giảm tốc qua bộ truyền đai. Việc chuyển động để thực hiện các nhiệm vụ bám sát đối tượng do bộ xử lý trung tâm và mạch công suất điều khiển hai động cơ DC truyền động đến chân robot.
Hai là cảm biến theo dõi đối tượng: việc sử dụng camera Pixy cmucam5 cho tốc độ xử lý tín hiệu và đáp ứng nhanh, giá cả phải chăng và sai số dao động trong vùng chấp nhận được. Cảm biến này dễ dàng kết nối nhiều chuẩn giao tiếp với các loại vi điều khiển như: Spi, Uart, I2C … Camera sẽ được gắn với một cái đế gồm hai motor RC servo để theo dõi đối tượng liên tục không cho dấu hiệu nhận diện mất khỏi tầm kiểm soát.
Ba là bộ xử lý trung tâm: hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại vi xử lý khác nhau, mỗi loại có những ưu khuyết điểm riêng việc lựa chọn tùy thuộc vào kinh nghiệm cũng như khả năng lập trình của người sử dụng. Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng vi điều khiển Arduino mega 2560 để điều khiển hoạt động của robot. Qua đó ta có sơ đồ nguyên lý hoạt động của robot như sau:
Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động của hệ cơ khí
Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện
2.4. Ƣu nhƣợc điểm của Legged mobile robot 2.4.1. Ƣu điểm
Legged robot có nhiều ưu điểm so với các robot di động thông thường bằng bánh xe, bánh xích hay thanh ray … cụ thể như sau:
Ưu điểm vượt trội là có thể bước qua một số các chướng ngại vật khi di chuyển, có khả năng đi trên các địa hình phức tạp như các bề mặt trơn trượt gồ ghề hay lên xuống cầu thang, vượt qua một số con đường lở lún hoặc ngập nước.
Các chân legged robot tiếp xúc với mặt đất qua các bước rời rạc, lực ma sát phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của bàn chân áp lực xuống mặt đất nhỏ hơn các loại phương tiện di chuyển bằng bánh xe hay xích. Trong khi đó các loại phương tiện khác luôn luôn phải tiếp xúc trên mặt đường. Như vậy legged robot thuận lợi hơn khi đến các nơi hiểm trở và những nơi nguy hiểm con người không thể đến được như rà tìm bom mìn, các vùng hóa chất độc hại, ngoài vũ trụ không gian.
Legged robot có thể tự điều chỉnh dáng đi của mình để phù hợp với các loại địa hình khác nhau. Ngoài ra nó có thể thay đổi hướng đi và tốc độ di chuyển một cách linh hoạt hơn các loại phương tiện di chuyển khác trên những địa hình phức tạp.
Phần thân legged robot luôn được nâng đỡ trên toàn bộ cơ cấu chân cách mặt đất một độ cao nhất định thường thì độ cao này lớn hơn rất nhiều so với các phương tiện di chuyển bằng bánh xe hoặc xích. Với ưu điểm này legged robot có thể thích nghi với cả môi trường ngập nước hoặc đầm lầy mà các phương tiện khác khó có thể vượt qua được.
Qua những ưu điểm nổi bật trên ta thấy nghiên cứu legged robot có
nghiên cứu ngày càng hoàn thiện hơn nên việc phát triển legged robot ở Việt nam là rất cần thiết nhất là trong các lĩnh vực quân sự và an ninh.
2.4.2. Nhƣợc điểm
Cấu tạo của các cơ cấu legged robot phức tạp hơn nhiều so với các loại phương tiện di chuyển khác. Nó được hình thành từ nhiều khâu khớp liên kết với nhau để tạo nên hình dáng, kết cấu và quỹ đạo bước chân.
Giải quyết các bài toán về legged robot cũng gặp rất nhiều khó khăn như: số bậc tự do, số khâu khớp nhiều, vấn đề giữ thăng bằng khi chuyển động, lựa chọn quỹ đạo chuyển động của bước chân ...
Hiệu quả sử dụng legged robot không cao bằng các phương tiện di chuyển bằng bánh xe hoạc thanh ray. Khả năng mang tải và vận tốc chuyển động bị giới hạn nhiều nên trong thực tế không được sử dụng rộng rãi. Chủ yếu được ứng dụng trong kỹ thuật quân sự, thám hiểm và nghiên cứu.
Vấn đề điều khiển legged robot cũng là một bài toán khó khăn. Vì được tạo từ các cơ cấu phức tạp nên nó đòi hỏi nhiều cảm biến, cơ cấu chấp hành và nhiều giải thuật điều khiển đặt ra mới có thể đáp ứng được yêu cầu. Các legged robot muốn linh hoạt cần có nhiều bậc tự do nên quá trình nghiên cứu càng phức tạp hơn đồng thời chi phí chế tạo cũng tỷ lệ với độ phức tạp của legged robot.