Thiết kế và chế tạo robot đo nhiệt độ điều khiển từ xa

i

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài: “Thiết kế và chế tạo robot đo nhiệt độ
điều khiển từ xa ” em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy
giáo Trần Văn Hùng đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn
thành tốt Đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn cơ điện tử đã
giảng dạy, cung cấp cho em nhiều kiến thức, đồ dùng trong suốt quá trình
học tập tại trường Đại học Nha Trang.
Xin chân thành cảm ơn các bạn trong lớp 49CTU đã giúp đỡ, đóng góp
ý kiến cho trong quá trình làm đề tài để đề tài của mình được hoàn thiện
hơn.

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
Chương I : TỔNG QUAN ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 2
1.1. Những khái niệm chung về robot 3
1.2 Ứng dụng robot trong thực tế 4
1.3 Lý do chọn đề tài 7
1.4 Mục đích 7
1.5 Yêu cầu 7
Chương II: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1. Phương
pháp nghiên cứu 8
2.1. Phương pháp nghiên cứu 9
2.2 Nội dung nghiên cứu 11

2.2.1. Các phương án thiết kế 11
2.2.1.1 Phương án 1: 11
2.2.1.2 Phương án 2: 11
2.2.1.3 Phương án 3: 12
2.2.2 Thiết kế chế tạo phần cơ khí 13
2.2.2.1 Quá trình chế tạo robot 13
2.2.2.2 Chế tạo phần khung 14
2.2.2.3 Chọn và gá động cơ 14
2.2.2.4 Chế tạo bánh tự lựa 15
2.2.2.5 Chế tạo bánh xe 15
2.2.3. Thiết kế, chế tạo phần điều khiển 16
2.2.3.1. Sơ lược về vô tuyến điện từ 16
2.2.3.2. Sơ lược về ATMEGA32 18
2.2.3.3. Mô tả chân linh kiện 20
2.2.3.4. USART trong ATMEGA32 21
2.2.4 Sơ lược về PT2262 23

iii

2.2.5Sơ lược về PT2272 25
2.2.6.Modul Rf 27
2.2.7. Sơ lược về RS232 29
2.2.8. Sơ lược về Usb 2 com pl 2303 32
2.2.9. Sơ lược MODBUS 33
2.2.9.1. Phân loại 33
2.2.9.2. Cơ chế giao tiếp 33
2.2.9.3 Chế độ truyền 35
2.2.10. Cảm biến nhiệt độ 36
2.2.10.1 Sơ lược về LM35 36
2.2.10.2 Sơ lược về Ds18b20 38

2.2.12. Động cơ bước 43
2.2.13 Thiết kế phần mạch 46
2.2.13.1 Mạch nguồn 46
2.2.13.2 Mạch vi điều khiển 47
2.2.13.3 Thiết kế mạch giao tiếp 48
2.2.14. Thiết kế phần mềm 51
2.2.14.1 Giải thuật điều khiển robot 51
2.2.14.2. Giải thuật nhận và hiển thị camera 54
2.2.14.3. Chuẩn hóa giao thức 55
2.2.14.4 Giải thuật đo nhiệt độ và gửi nhiệt độ về 57
Chương III: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 58
3.1.Thực nghiệm 59
3.1.1 Kiểm tra mạch công suất. 59
3.1.2 Kiểm tra module Rf và camera. 60
3.2.Cách tiến hành cho robot chạy thử 61
3.3. Tháo lắp, vận chuyển 61
3.4 Phân tích kết quả 62
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ SUẤT 64

iv

4.1. Kết luận 65
4.1.1 Những kết quả đạt được 65
4.1.2 Những kết chưa quả đạt được 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
PHỤ LỤC 67

v

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình1.1: Mô hình robot điều khiển từ xa 3
Hình 1.2 Dragon Runner 4
Hình 1.3: Robot y học 5
Hình1.4.Robot snakelike 6
Hình1.5.Robot Quince 6
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát 9
Hình 2.2 Phương án 1 11
Hình 2.3 Phương án 2 12
Hình 2.4 Phương án 3 13
Hình 2.5 Khung robot 14
Hình 2.6 Cách gá động cơ 14
Hình2.7 chế tạo bánh trước 15
Hình 2.8 Bánh xe của robot 15
Hình 2.9: Quá trình lan truyền song ngang. 16
Hình 2.10. Quá trình thu phát sóng của ăngten. 17
Hình 2.11. Atemega 32 18
Hình 2.12. Sơ đồ chân atmega32. 18
Hình 2.13. Sơ đồ cấu trúc bên trong atmega32 19
Hình 2.14. Sơ đồ khối USART. 22
Hình 2.15. PT2262. 23
Hình 2.16. Sơ đồ chân PT2262. 24
Hình 2.17. Khung dữ liệu của PT2262 24
Hình 2.18. Sơ đồ khối PT2262. 25
2.2.5Sơ lược về PT2272 25
Hình 2.19. PT2272. 26
Hình 2.20. Sơ đồ chân PT2272. 26
Hình 2.21. Modul hope –rf(RF_TR) 27
Hình 2.22. Kết nối VDK và Rf. 28
Hình 2.23: Config hope_rf 28

vi

2.2.7. Sơ lược về RS232 29
Hình 2.24.: Rs232 29
Hình2.25.Cổng com 29
Hình 2.26: pl 2303 32
Hình 2.27. Usb 2 com pl_2303 32
Hình 2.28. Sơ đồ nguyên lý mạch usb2 com pl 2303 33
Hình 2.29: Lm35. 36
Hình 2.30: Lm35. 37
Hình 2.31: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt LM35. 37
Hình 2.31 DS18B20 39
Hình 2. 32 Bảng nhiệt độ và giá trị chuyển đổi 40
Hình 2.33 Mô tả quá trình tạo xung reset 40
Hình 2.34: Camera. 42
Hình 2.35: Bộ kết nối máy tính 42
Hình 2.36 Cấu tạo động cơ bước 43
Hình 2.38: Sơ đồ mạch nguồn 5v vi điều khiển 46
Hình 2.39: Sơ đồ mạch nguồn 9v và 12v. 46
Hình 2.40: Sơ đồ mạch Atmega32. 48
Hình 2.41: Mạch giao tiếp hope_rf và atmega32 49
Hình 2.42: Sơ đồ mạch opto cách ly. 50
Hình 2.43: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ. 50
Hình 2.44: Mạch uln 2803 50
Hình 2.45: Role 12V 51
Hình 3.1 Ăcquy 59
Hình 3.2 Đồng hồ đo 59
Hình 3.3 Mạch công suất 60
Hình 3.4 Ảnh thu được ở khoảng cách 15m 60

Hình 3.5 Ảnh thu được ở khoảng cách khoảng 30m 61
Hình 3.6 Hình ảnh robot đang đo nhiệt độ 61
Hình 3.7 Quá trình tháo lắp robot 62
Hình 3.8 Tổng quan robot sau khi hoàn thành 62

1

LỜI MỞ ĐẦU
Chúng ta không còn nghi ngờ gì nữa! Ngày nay, với những ứng dụng của khoa
học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh
và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị
với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu
tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao.
Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng
được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công–nông-lâm-ngư nghiệp cho
đến các nhu cầu cần thiết trong họat động đời sống hằng ngày.
Nền công nghiệp điện tử và các sản phẩm của nó là nền tảng cơ bản nhất cho
việc ra đời của máy tính và sâu xa hơn chính là nên sản xuất hiện đại ngày nay. Các
sản phẩm của công nghiệp điện tử đã đi sâu vào đời sống của mỗi quốc gia, vùng
lãnh thổ và mỗi con người chúng ta. Công nghiệp điện tử là lĩnh vực không thể
thiếu đối với tất cả các khía cạnh trong cuộc sống hiện đại nhân loại ngày nay.
Một trong những ứng dụng rất quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật
điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa.
Là sinh viên chuyên ngành cơ điện tử của khoa cơ khí, trường đại học Nha
Trang, em luôn khát khao được tìm hiểu những lĩnh vực mới mẻ như công nghệ
truyền không giây. Với đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế và chế tạo robot đo nhiệt độ
điều khiển từ xa” em đã phần nào hiểu biết về lĩnh vực này.
Trong quá trình làm việc em đã rất cố gắng hoàn thành công việc, nhưng do thời
gian có hạn và kinh nghiệm còn non kém nên không tránh khõi nhiều thiếu sót. Rất
mong được sự góp ý tận tình của các thầy và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Hùng và các thầy trong bộ môn Cơ
Điện Tử đã tận tình giúp đỡ em thực hiện xong đề tài này.

Sinh viên thực hiện
VÕ KỲ LAM.



2

















Chương I
TỔNG QUAN ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

3

1.1. Những khái niệm chung về robot
Ngày nay, người ta vẫn còn đang tranh cãi về vấn đề: “Một loại máy như thế nào
thì đủ tiêu chuẩn để được gọi là một robot? Một cách gần chính xác, rôbốt phải có
một vài (không nhất thiết phải đầy đủ) các đặc điểm sau đây:
- Không phải là tự nhiên, tức là do con người sáng tạo ra.
- Có khả năng nhận biết môi trường xung quanh.
- Có thể tương tác với những vật thể trong môi trường.
- Có sự thông minh, có khả năng đưa ra các lựa chọn dựa trên môi trường và
được điều khiển một cách tự động theo những trình tự đã được lập trình trước.
- Có khả năng điều khiển đuợc bằng các lệnh để có thể thay đổi tùy theo yêu cầu
của người sử dụng.
- Có thể di chuyển quay hoặc tịnh tiến theo một hay nhiều chiều.
- Có sự khéo léo trong vận động.
Theo những kỹ sư robot hình dáng bên ngoài của máy móc không quan trọng
bằng việc hoạt động của nó được điều khiển như cách nào. Hệ thống điều khiển
càng có tác dụng bao nhiêu, máy móc càng có khả năng được gọi là rôbốt bấy
nhiêu. Một đặc điểm tiêu biểu để phân biệt robot nữa đó là khả năng đưa ra các lựa
chọn. Càng có khả năng đưa ra nhiều lựa chọn để giải quyết một vấn đề bao nhiêu,
robot càng được đánh giá cao.


Hình1.1: Mô hình robot điều khiển từ xa

4

1.2 Ứng dụng robot trong thực tế
Từ ngàn xưa con người đã biết sử dụng những dụng cụ thô sơ nhưng rất sáng tạo
để phục vụ cho đời sống sản xuất như: dùng cày kéo kết hợp với sức lực vật nuôi
trâu bò, hay kết hợp với chính sức lao động của bản thân để tạo ra của cải vật chất
Nhưng từ sau cuộc cách mạng khoa học kỉ thuật nó đã thay đổi hoàn toàn bộ
mặt thế giới. Nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ và những sản phẩm mà nó mang
lại ngày càng to lớn. Máy móc dần thay thế con người ở những khâu có tính chu kỳ,
lặp đi lặp lại, giải phóng sức lao động của con người mà năng suất lao động càng
cao. Nhưng mức độ tự động hóa còn thấp, thiết bị thô sơ, máy móc cồng kền, đó là
những động cơ chạy bằng hơi nước hay hững chiếc máy tính to bằng tòa nhà
Ngày nay nới sự phát triển như vũ bão của kỉ thuật điện tử máy móc ngày càng
tinh vi hơn đọ chính xac cao, năng suất mang lại càng lớn. Con người có thể đi sâu
vào lòng đất, hay đi đến những vùng xa lạ của trái đất để thám hiểm nhưng họ
không trực tiếp bước trên đôi chân của mình. Với sự hỗ trợ của máy tính và robot
họ chỉ cần những động tác đơn giản những cái click chuột là có thể quan sát được cả
thế giới bên ngoài qua màn ảnh nhỏ.
Tùy thuộc vào chức năng mà robot có cấu tạo phù hợp nhất. Robot có thể thay
thế hoàn toàn con người ở những khâu mang tính chu kỳ cần độ chính xác cao đòi
hỏi phức tạp với khả năng làm việc không biết mệt mỏi hay ở trong những môi
trường nguy hiểm : áp suất cao, phóng xạ, độc hại…
Công nghệ không dây được ứng dụng cho phép tạo ra những mô hình Robot nhỏ
gọn, thông minh, linh hoạt trên mọi địa hình. Bằng cách gắn thêm camera quan sát
từ xa, người ta có thể điều khiển chúng theo ý muốn, tạo hiệu quả công việc như
mong muốn.
Để tăng cường hiệu quả chiến đấu, quân đội Mỹ đã cho triển khai nhiều loại
robot tối tân nhằm hỗ trợ các binh sĩ trên chiến trường.

Hình 1.2 Dragon Runner

5

Dragon Runner là một robot dò thám kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và rất cơ
động. Với kích thước dài khoảng 38cm, rộng hơn 27cm, cao 13cm, nó là một trinh
sát cừ khôi với phạm vi hoạt động và quan sát ở tầm thấp. Robot này đã được Hải
quân Mỹ triển khai trong chiến trường Iraq. Được thiết kế với độ bền rất cao,
Dragon Runner có thể chịu đựng được hầu hết những tác động vật lý khắc nghiệt
nhất nếu bị phát hiện (như bị ném vào tường, rơi từ trên cao xuống…).
Robot này được trang bị một camera nhỏ, một máy thu âm, một đèn hồng ngoại
(để hoạt động ban đêm) và những bộ cảm biến hồng ngoại (để tránh chướng ngại
vật). Trong thời đại công nghệ càng ngày càng được thu nhỏ hiện nay thì Dragon
Runner càng chứng tỏ ưu điểm và khả năng cừ khôi của mình.
Một trong những hiệu quả mà công nghệ không dây đem lại là cho phép con
người có thể ngồi ở một nơi rất xa nhưng vẫn có thể điều khiển được những công
việc mà vẫn đạt hiệu quả cao, đảm bảo an toàn cho người vận hành. Mà đặc biệt là
những công việc nguy hiểm, môi trường khắc nghiệt, có ảnh hưởng lớn về sức khỏe
cũng như tính mạng con người. Vì vậy robot được ứng dụng ngày càng rộng rãi hơn
trong các lĩnh vực y tế, quốc phòng, robot bán hàng tự động hay robot chăm sóc
người tàn tật ở một số nước tiên tiến



Hình 1.3: Robot y học.
Minh chứng cụ thể nhất là robot cứu hộ của Nhật Bản trong trận động đất
khủng khiếp và kèm theo là sóng thần với sức tàn phá ghê gớm hôm 11/3.

6

Một nhóm nghiên cứu của Đại học Satoshi Tadokoro, Nhật Bản đã
nghiên cứu và cho ra đời một robot giống như một con rắn mang tên snakelike có
thể luồn lách vào những vị trí nhỏ hẹp để tìm kiếm tung tích những người mất tích
X


Hình1.4.Robot snakelike
Đây là một con robot với 26 chân được phủ một hệ thống servomotor đặc
biệt với tốc độ di chuyển là 2,7 inches/giây. Snakelike có thể thâm nhập vào đống
đổ nát sâu gần 10m và chuyển tiếp hình ảnh đến đội cứu hộ để có thể cứu những
người dân bị nạn một cách kịp thời.

Hình1.5.Robot Quince
Viện nghiên cứu Eiji Koyanagi thuộc Trung tâm công nghệ Robotics cũng đang
triển khai một robot mang tên Quince có thể thăm dò những địa điểm độc hại sau
thảm họa. Quince có thể cảm nhận hóa học, sinh học hay các phóng xạ hạt nhân

7

nguy hiểm ở các khu vực mà nhân viên cứu hỏa không đến được. Nó có một camera
tích hợp và có thể di chuyển 5,2 m/giây.
Robot ngày càng quan trọng với con người và gần gũi với mỗi chúng ta, nó thay
thế ta làm mọi việc, từ nhưng việc nhỏ như hút bụi đến việc thây thế con người chui
xuống hầm sâu, hay công nước để xử lý, mà trước đó do chính bàn tay con người
phải làm.
1.3 Lý do chọn đề tài

Ngày nay công nghệ không dây đang phát triển rất mạnh . Với các thiết bị không
dây ngày càng hiện đại cho phép người sử dụng thỏa mãn những nhu cầu về giải trí
cũng như trong điều khiển sản xuất mà không cần dây nối. Nó thực sự tiện ích và

tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Truyền tín hiệu không dây là một đề tài
có nhiều ứng dụng thực tế nhất là trong lĩnh vực điều khiển từ xa và truyền số liệu.
Vì vậy em tận dụng khả năng truyền thông nối tiếp nhờ bộ UART trong chíp
atmega32 đã dược học để thực hiện đề tài này.
1.4 Mục đích
Thiết kế chế tạo robot ứng dụng công nghệ không dây kết hợp với máy tính điều
khiển robot theo yêu cầu, đọc nhiệt độ đo được từ cảm biến nhiệt độ ghi nhận sự
thay đổi nhiệt độ.
1.5 Yêu cầu
Sau khi tìm hiểu các mô hình robot trong thực tế em nhận thấy rằng robot
cần đạt được những yêu cầu sau:
 Robot hoạt động ổn định
 Có kết cấu cơ khí nhỏ gọn, bền vững.
 Thiết kế mạch điều khiển nhỏ gọn, đơn giản nhưng đầy đủ chức năng.
 Khả năng đáp ứng nhanh, truyền nhận dữ liệu chính xác.
 Có tính kinh tế, thẩm mỹ cao.

8

Chương II
PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

9

2.1. Phương pháp nghiên cứu
Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:
Ở Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ điều khiển từ xa và điều khiển từ xa
Robot chưa được rộng rãi. Hiện đại hóa công nghiệp là con đường phát triển của đất
nước, do đó việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển từ xa ngày càng được chú trọng.
Làm chủ được công nghệ điều khiển rô- bot từ xa sẽ giúp chúng ta dễ dàng tiếp cận
được trình độ công nghệ điều khiển rô bot của thế giới. Trên cơ sở đó em xin đề
xuất mô hình Robot điều khiển không dây bằng máy tính dưới đây :

Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát
Trong đó:
- Máy tính là vật trung gian đóng vai trò chủ đạo trong điều khiển mọi hành
động của Robot. Người điều khiển không cần quan sát trực tiếp Robot mà có thể
ngồi trước màn hình máy tính và ra lệnh thực thi, hình ảnh sẽ lấy từ camera gắn trên
Robot phản hồi về, và các thông số được robot thu thập.

Máy tính
Modul
hope_rf 1


Modul
hope_rf 2

Board điều
khiển
Camera

Cơ cấu chấp
hành

Cảm biến
nhiệt độ

Usb2com
Pl2303


RF


Nguồn

10

- Chuẩn truyền thông nối tiếp RS232 cho phép khoảng các kết nối
giữa máy tính và thiết bị ngoại vi được xa, ít bị nhiễu tác động. Sự hỗ trợ của
MSCOMM trong VisualBasic giúp việc lập trình trở nên đơn giản, giao diện sinh
động, trực quan.
- Khối thu, phát sóng Radio là kênh liên lạc giữa máy tính và Robot
thực thi. Nó có tác dụng là chuyển tín hiệu điều khiển từ máy tính sang Robot và

thu nhận phản hồi từ Robot về máy tính.
- Khối thu thập số liệu, là cảm biến nhiệt độ.
- Robot là đối tượng cần điều khiển trong sơ đồ.
- Robot thực thi tất cả những hành động mà người điều khiển ra lệnh cho nó.
- Với mô hình kín điều khiển trên cho phép ta có thể sử dụng Robot vào nhiều
lĩnh vực của cuộc sống không chỉ riêng công nghiệp.
- Qua đề tài này có thể ứng dụng trong việc điều khiển các thiết bị điện dân dụng
ở khoảng cách xa :
+ Tinh chỉnh thời gian ở các cột đèn giao thông.
+ Thắp sáng hoặc tắt đèn đường.
+ Các thiết bị điện trong nhà: bơm, quạt, đèn…
+ Tiện nghi do điều khiển không dây đem lại giúp cho con người có thể tiết
kiệm về thời gian, tiền bạc, đặc biệt là tính chất nguy hiểm của công việc, giả dụ
như đề xuất cho Robot lau cữa kính ở các tòa nhà cao tầng…
Phương pháp nghiên cứu chế tạo robot đo nhiệt độ điều khiển từ xa dựa
trên các phân tích, tính toàn lý thuyết kết hợp với thực tiễn.
Xây dựng phương án thiết kế và chế tạo dựa trên khảo sát thực tế và các phương
án đưa ra để chọn phương án tối ưu nhất. Mỗi phương án đưa ra được đánh giá các
ưu điểm, nhược điểm, tính khả thi Sau khi chọn được một trong các phương án sẽ
tiến hành tính toán, thiết kế phần cơ khí, chọn vật liệu, chọn động cơ. Thiết kế phần
mạch,chọn các linh kiện sao cho hợp lý, chọn phương thức điều khiển, giải thuật,
phần mềm, viết chương trình điều khiển.
Sau khi hoàn thành cho chạy thử nghiệm để phân tích đánh giá kết quả về độ ổn
định của mạch điều khiển, kết cấu cơ khí có bền không, đồng thời phát hiện những
hạn chế thiếu sót tìm ra giải thuật điều khiển tối ưu nhất.

11

2.2 Nội dung nghiên cứu
2.2.1. Các phương án thiết kế.

2.2.1.1 Phương án 1:
 Hoạt động: Robot được thiết kế gồm 2 bánh chủ động được nối với cùng một
động cơ có công suất lớn thông qua bộ truyền động xích như hình vẽ, bánh tự lựa
được gắn vào một động cơ bước để điều khiển hướng, camera được gắn ở phần đầu
.
 Ưu điểm:
 Robot có khung sườn khá chắc chắn
 Khả năng tự cân bằng và vượt các địa hình gồ ghề cao vì bánh xe lớn,
khung robot thấp.
 Dễ dàng điều khiển tốc độ động cơ vì chỉ sử dụng một động cơ.
 Có thể điều khiển hướng chuyển động một cách chính xác và nhanh
nhất nhờ động cơ bước.
 Nhược điểm:
 Gặp nhiều khó khăn trong việc chế tạo bộ truyền động xích
 Khi lắp ráp dễ xảy ra hiện tượng rê ở bộ truyền động xích
 Tính khả thi không cao với trình độ của sinh viên

Hình 2.2 Phương án 1
2.2.1.2 Phương án 2:
 Hoạt động: Robot được thiết kế gồm 2 động cơ gắn ở 2 bánh chủ động, một
bánh tự lựa xoay quanh ổ bi, một động cơ bước để diều khiển camera. Để điêu

12

khiển hướng ta điều khiển tốc độ hai động cơ như muốn rẽ trái ta giảm tốc độ bánh
trái tăng tốc dộ bánh phải, có thêm cánh tay robot để đo nhiệt độ những nơi không
thể đến gần, có phần khung khá chắc chắn để bảo vệ robot.
 Ưu điểm:
 Thiết kế khá đơn giản
 Giải quyết được vấn đề điều khiển hướng một cách đơn giản mà hiệu

quả nhờ sự cơ động của bánh tự lựa
 Dể dàng điều khiển tốc độ động cơ
 Tính khả thi cao vì vật liệu dễ tìm, cơ cấu dễ chế tạo hơn phương án 1
 Nhược điểm:
 Hơi cồng kềnh, khó duy chuyển do cánh tay làm vướn
 Tính thẩm mỹ chưa cao



Hình 2.3 Phương án 2

2.2.1.3 Phương án 3:
 Hoạt động: Robot được thiết kế gồm 2 động cơ gắn ở 2 bánh chủ động, một
bánh tự lựa xoay quanh ổ bi, có động cơ bước điều khiển hướng camera, cánh tay
robot có thể thu vào được.
 Ưu điểm:
 Thiết kế khá đơn giản

13

 Giải quyết được vấn đề điều khiển hứơng chuyển động nhờ bánh tự
lựa được thiết kế xoay quanh ổ bi.
 Dễ dàng điều khiển hướng cũng như tốc độ
 Khả năng cân bằng cao dễ di chuyển, gọn gàng hơn phương án 2
 Có tính thẩm mỹ
 Nhược điểm:
 Chỉ đi được trên địa hình bằng phẳng vì khả năng vượt địa hình thấp, bánh
xe nhỏ sát với khung xe.
 Qua phân tích đánh giá các phương án đưa ra cuối cùng em chọn phương án
3 làm phương án thiết kế chính thức. Với việc gắn thêm động cơ bước điều khiển

góc quay camera, một động cơ nâng cánh tay và một động cơ thả cảm biến như hình
vẽ.

Hình 2.4 Phương án 3
2.2.2 Thiết kế chế tạo phần cơ khí
2.2.2.1 Quá trình chế tạo robot
B1: Tiến hành đo đạt chế tạo khung robot
B2: Chế tạo bánh trước
B3: Lắp động cơ, lắp bánh cho robot
B4: Chế tạo cánh tay robot
B5: Lắp đặt hệ thống điều khiển

14

B6: Cho robot chạy thử để đánh giá kiểm tra
B7: Tiến hành chỉnh sửa trang trí
2.2.2.2 Chế tạo phần khung
Phần khung robot được chế tạo bằng nhôm tĩnh điện chữ v, kích thước
20mmx20mm. Nó có ưu điểm là dễ thi công, giá cả không đắt lắm, có độ bền, độ
cứng vững cao.


Hình 2.5 Khung robot
2.2.2.3 Chọn và gá động cơ
Động cơ gắn cho 2 bánh là loại động cơ một chiều công xuất nhỏ để phù hợp
với robot. Gá động cơ là việc hêt sức quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chuyển
động của robot và việc điều khiển. Do đó động cơ cần được gá chắc chắn, nên em
chọn phương pháp gán cứng động cơ vào khung xe bằng 4 bulông và đai ốc như
hình dưới.

Hình 2.6 Cách gá động cơ

15

2.2.2.4 Chế tạo bánh tự lựa
Khung giữ bánh xe được chế tạo bằng phôi nhựa có dạng như hình vẽ
nên rất chắc chắn, phần dưới khoang lỗ để đặt trục bánh xe. Phần trên khoang một
lỗ rộng vừa đủ để đặt ổ bi vào. Nhờ có ổ bi nên bánh xe dễ dàng đổi hướng hơn.



Hình2.7 chế tạo bánh trước
2.2.2.5 Chế tạo bánh xe
Bánh xe được làm bằng cao su trên bánh xe có khắc rãnh nên khả năng
bám đường tương đối tốt khi chạy không sinh tiếng ồn.

Hình 2.8 Bánh xe của robot

16

2.2.3. Thiết kế, chế tạo phần điều khiển
2.2.3.1. Sơ lược về vô tuyến điện từ
Trong phần này giới thiệu về sự ra đời của sóng điện từ, nguyên lí, tính chất và
quá trình truyền sóng trong không gian. Nhà toán học người Scotland là James
Cleck Maxwell ( 1831 – 1879 ), đã mở rộng các công trình nghiên cứu của Michael
Faraday và nhận thấy mối liên hệ khăng khít của điện và từ làm cho loại sóng này
có thể tồn tại. Các tính toán của ông cho thấy tốc độ lan truyền của sóng gần bằng
tốc độ ánh sáng trong chân không nên ông nghi ngờ rằng chính ánh sáng cũng là
một dạng sóng điện từ. Nhưng mãi đến năm 1888, Henrich Hezt đã chứng minh
thuyết Maxwell qua thực nghiệm bằng cách dùng điện phát ra sóng Radio và chứng
minh được rằng bức xạ Radio có các tính chất của sóng, do đó xác nhận những ý
tưởng của Maxwell và Faraday.
Bức xạ điện từ ( hay sóng điện từ ) là sự kết hợp của dao động điện trường và từ
trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng.
Sóng điện từ cũng bị lượng tử hóa thành những “ đợt sóng ” có tính chất như các
hạt chuyển động gọi là photon.Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng,
động lượng và thông tin. Sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng 400nm –
700nm có thể nhìn thấy được bằng mắt người gọi là ánh sáng.



Hình 2.9: Quá trình lan truyền song ngang.

Trong chân không các thí nghiệm đã cho thấy sóng điện từ lan truyền với tốc độ
c = 3.10^8 m/s, thậm chí không phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nó thay đổi hoàn toàn
quan điểm của cơ học cổ điển của Isaac Newton, thúc đẩy Albert Einstein tìm ra lý

17

thuyết tương đối. Sóng điện từ là sóng ngang, nó là sự lan truyền của các dao động

liên quan đến tính chất có hướng của các phần tử mà hướng dao động vuông góc
với hướng lan truyền. Trong tương tác với các hạt cơ bản, nguyên tử, phân tử; sóng
điện từ phụ thuộc nhiều vào bước sóng. Trong đó sóng Radio ít tương tác nhất vì có
bước sóng ngắn, nó có khả năng vượt qua khoảng cách dài mà không mất năng
lượng nhiều do tương tác nên được sử dụng nhiều trong truyền thông tin. Khi thu
sóng bằng anten người ta vận dụng sự tương tác giữa điện trường của sóng và các
vật dẫn điện. Các dòng điện sẽ dao động qua lại trong các vật dẫn điện dưới ảnh
hưởng của dao động điện trong sóng Radio.


Hình 2.10. Quá trình thu phát sóng của ăngten.
Thuyết điện từ chỉ ra rằng ở đâu có điện trường biến thiên thì ở đó xuất hiện từ
trường, và ngược lại ở đâu xuất hiện từ trường biến thiên thì ở đó xuất hiện điện
trường. Đó là lí do mà sóng điện từ có thể lan truyền được trong không khí.Dựa vào
tính chất đó người ta phát minh ra kỉ thuật vô tuyến truyền thanh ( kỉ thuật Radio )
là thiết bị ứng dụng chuyển giao thông tin không dây dùng cách biến điệu sóng điện
từ có tần số thấp hơn tần số sóng ánh sáng. Sóng Radio có tần số trong khoảng 3Hz
– 300Ghz.

18

2.2.3.2. Sơ lược về ATMEGA32

Hình 2.11. Atemega 32.
AVR là một họ vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất (Atmel cũng là nhà sản
xuất dòng vi điều khiển 89C51 mà có thể bạn đã từng nghe đến). AVR là chip vi
điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set
Computer), một kiểu cấu trúc đang thể hiện ưu thế trong các bộ xử lí.

Hình 2.12. Sơ đồ chân atmega32.

Lõi AVR kết hợp những tập lệnh với 32 thanh ghi làm việc với mục đích chung.
Cả 32 thanh ghi đều được kết nối trực tiếp đến ALU. Cho phép truy suất 2 thanh ghi
làm việc độc lập với chu kỳ máy. Với kiến trúc RISC này cho phếp CPU làm việc
nhanh gấp 10 lần kiến trúc CISC.

19





Hình 2.13. Sơ đồ cấu trúc bên trong atmega32.