Báo cáo mobile robot bám tường

Thiết kế xe tự hành di động bám tường

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ...........................................................................................................2
DANH MỤC BẢNG BIỂU......................................................................................................4
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................................5
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................................6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................................7
1.1.

Giới thiệu về xe tự hành [1].....................................................................................7

1.2.

Tổng quan về Arduino.............................................................................................8

1.2.1.

Giới thiệu chung [2]..........................................................................................8

1.2.2.

Ứng dụng [5].....................................................................................................9

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO XE TỰ HÀNH.......................................11
2.1.

Cấu tạo xe tự hành.................................................................................................11

2.1.1.

Khối điều khiển..............................................................................................13

2.1.2.

Khối động cơ..................................................................................................15

2.1.3.

Khối cảm biến.................................................................................................18

2.1.4.

Khối nguồn.....................................................................................................20

2.2.

Thiết kế mạch điều khiển xe tự hành [8]................................................................21

2.2.1.

Khối xử lí trung tâm.......................................................................................23

2.2.2.

Khối nguồn.....................................................................................................23

2.2.3.

Mạch sạc pin...................................................................................................25

2.2.4.

Hệ thống các Jump kết nối.............................................................................26

2.2.5.

Mơ hình sản phầm..........................................................................................27

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO XE TỰ HÀNH.........................................28
3.1.

Lập trình cho xe tự hành........................................................................................28

3.1.1.

Phần mềm Arduino IDE [5]............................................................................28

3.1.2.

Lập trình cho ATmega328P [8]......................................................................29

3.2.

Xây dựng thuật tốn cho xe tự hành......................................................................29

3.2.1.

Bộ điều khiển PID [16]...................................................................................29

3.2.2.

Xây dựng thuật toán.......................................................................................33

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.......................................................................41
KẾT LUẬN.............................................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................45

Đồ Án I
1


Thiết kế xe tự hành di động bám tường

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Xe tự hành thám hiểm Sao Hỏa Curiosity..................................................................7
Hình 1.2. Các dịng Arduino. [3]................................................................................................8
Hình 1.3. Robot di động tự tránh vật cản dùng camera CMUCam và Arduino Nano.............10

Hình 2.1. Mơ hình xe tự hành..................................................................................................11
Hình 2.2. Hình ảnh thực tế của xe............................................................................................12
Hình 2.3. Sơ đồ khối cấu tạo của xe tự hành............................................................................12
Hình 2.4. Arduino Pro Mini.....................................................................................................13
Hình 2.5. Chip ATmega328P-AU............................................................................................14
Hình 2.6. Độ rộng xung ứng với các giá trị Duty Cycle..........................................................15
Hình 2.7. Góc quay của Servo ứng với độ rộng xung..............................................................16
Hình 2.8. Động cơ Servo DS04-NFC cùng phụ kiện...............................................................16
Hình 2.9. Code điều khiển động cơ Servo DS04-NFC............................................................17
Hình 2.10. Cảm biến siêu âm HC-SRF04................................................................................18
Hình 2.11. Nguyên lý hoạt động của cảm biến. [8].................................................................18
Hình 2.12. Biểu đồ thời gian của cảm biến. [11].....................................................................19

Hình 2.13. Những trường hợp cảm biến khơng đo được khoảng cách. [12]............................19
Hình 2.14. Code điều khiển cảm biến siêu âm HC-SRF04......................................................20
Hình 2.15. Pin sạc 7.4v Lithium Li-Ion ICR18650-2600mAh................................................21
Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển xe tự hành........................................................22
Hình 2.17. Sơ đồ ngun lý khối xử lí trung tâm.....................................................................23
Hình 2.18. IC AMS1117-5V....................................................................................................24
Hình 2.19. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn..................................................................................24
Hình 2.20. IC TP4056..............................................................................................................25
Hình 2.21. Sơ đồ nguyên lý mạch sạc pin................................................................................26
Đồ Án I
2


Thiết kế xe tự hành di động bám tường
Hình 2.22. Hệ thống các Jump kết nối.....................................................................................26
Hình 2.23. PCB mơ phỏng mạch điều khiển động cơ.......................................