nghiên cứu hệ thống điều khiển cân bằng cho robot hai bánh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu




`

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP






NGÔ THỊ CHÂM







NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CÂN BẰNG CHO ROBOT HAI BÁNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa







THÁI NGUYÊN – 2014



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu



ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP





NGÔ THỊ CHÂM

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CÂN BẰNG CHO ROBOT HAI BÁNH



Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 60520216



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Hữu Công




THÁI NGUYÊN – 2014


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

i
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Ngô Thị Châm
Sinh ngày: 13/06/1979
Học viên lớp cao học khóa 14 – Tự động hóa – Trường Đại học kỹ thuật
công nghiệp – Đại học Thái Nguyên.

Hiện đang công tác tại: Trường Đại học Công nghiệp Việt – Hung thị xã
Sơn Tây – Thành phố Hà Nội.
.



Ngô Thị Châm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

ii

.
.
.
,
Khoa Sau Đại học
.



Ngô Thị Châm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

iii
MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ
Lời cam đoan i

Lời cam ơn ii
Mục lục iii
Danh mục các bảng v
Danh các hình ảnh (Hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị) vi
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ROBOT HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG 3
1.1. Giới thiệu robot hai bánh tự cân bằng 3
1.2. Tổng quan về robot hai bánh tự cân bằng trong nước và trên thế giới 3
1.2.1 Các nghiên cứu về robot hai bánh song song tự cân bằng 3
1.2.2 Các nghiên cứu về robot hai bánh trước sau tự cân bằng trên thế giới 21
1.2.3 Các nghiên cứu về robot hai bánh tự cân bằng trong nước 29
1.3. Kết luận chương 1 29
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ ROBOT HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG 31
2.1 Giới thiệu 31
2.2 Thiết kế robot hai bánh tự cân bằng 31
2.2.1 Thiết kế phần cơ khí 31
2.2.2 Thiết kế phần điện 38
2.3 Mô hình hóa robot hai bánh tự cân bằng 44
CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ-MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM THỰC HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG 48
3.1 Giới thiệu 48
3.2 Một số phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển theo kỹ thuật không
gian trạng thái 48

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

iv
3.2.1 Thiết kế theo phương pháp áp đặt điểm cực 49

3.2.2 Phương thức so sánh trực tiếp 50
3.2.3 Phương thức dạng kinh điển điều khiển được 50
3.2.4 Công thức Ackermann 51
3.2.5 Thiết kế theo tiêu chuẩn chất lượng 51
3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển phản hồi trạng thái để điều khiển cân bằng
cho robot hai bánh tự cân bằng 52
3.4 Hệ thống điều khiển thực robot hai bánh tự cân bằng 55
3.5. Kết luận chương 3 57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

v

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Các nghiên cứu chính về điều khiển robot hai bánh bằng lực ly tâm 21
Bảng 1.2 Các nghiên cứu chính về điều khiển robot hai bánh bằng di chuyển
tâm trọng lực 24
Bảng 1.3 Các nghiên cứu về điền khiển robot hai bánh sử dụng bánh đà 25
Bảng 1.4 Các nghiên cứu về robot hai bánh sử dụng điều khiển kết hợp 28
Bảng 2.1 Thông số động cơ điện một chiều 33
Bảng 2.2 Thông số của robot 47

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

vi
DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang
Hình 1.1 Robot hai bánh song song khi leo dốc và xuống dốc 5
Hình 1.5 Robot hai bánh nBot 8
Hình 1.6 Robot hai bánh Balance-bot I 9
Hình 1.7 Robot hai bánh Balancing robot (Bbot) 10
Hình 1.8 Robot hai bánh JOE 11
Hình 1.9 Robot hai bánh Equibot 13
Hình 1.10 Robot hai bánh BaliBot 14
Hình 1.11 Các tầng cảm biến của BaliBot 15
Hình 1.12 Robot hai bánh Bender 16
Hình 1.13 Robot phục vụ con người Rolling 16
Hình 1.14 Xe Segway 18
Hình 1.15 Xe Balancing Scooter 19
Hình 1.16 Xe Spider 20
Hình 1.17 Robot hai bánh tự cân bằng của Gallaspy 26
Hình 1.18 Robot hai bánh tự cân bằng của Suprapto 27
Hình 1.19 Robot hai bánh tự cân bằng của Pom Yuan Lam 27
Hình 1.20 Murata Boy Robot 28
Hình 2.1 Kích thước robot hai bánh tự cân bằng 32
Hình 2.2 Kích thước thiết kế của bánh đà 32
Hình 2.3 Hình dạng thực tế của bánh đà 33
Hình 2.4 Cảm biến gia tốc Gyro GY-521 6DOF MPU6050 34
Hình 2.5. Sơ đồ mạch cảm biến MPU - 6050 35
Hình 2.6 Sơ đồ xác định góc nghiêng của cảm biến gia tốc 36
Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý cảm biến góc nghiêng 37
Hình 2.8 Cảm biến tốc độ 37
Hình 2.9 Hệ thống điều khiển tiến lùi của robot 38

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

vii
Hình 2.10 Mạch Arduino 39
Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H dùng tranzitor 42
Hình 2.12 Khối nguồn của robot 42
Hình 2.13. Mạch cầu H điều khiển động cơ tiến lùi 43
Hình 2.14 Mô hình hoàn thiệu của robot hai bánh tự cân bằng 43
Hình 2.15 Sơ đồ đơn giản của hệ thống cân bằng robot 44
Hình 2.16 Đáp ứng xung của mô hình hàm truyền robot 47
Hình 3.1: Điều khiển sử dụng phản hồi trạng thái 49
Hình 3.2 Sơ đồ mô phỏng Simulink hệ thống điều khiển cân bằng robot sử
dụng phản hồi trạng thái 54
Hình 3.3: Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển cân bằng robot trên Matlab –
Simulink 54
Hình 3.4 Đáp ứng của hệ thống xe hai bánh tự cân bằng khi không mang tải 55
Hình 3.5 Đáp ứng của hệ thống xe hai bánh tự cân bằng khi có nhiễu 56
Hình 3.6 Đáp ứng của hệ thống xe hai bánh tự cân bằng khi thay đổi tải lệch tâm . 56

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

1


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nghiên cứu về robot tự động (Autonomous robot) là một lĩnh vực
nghiên cứu đang được phát triển mạnh trong những năm gần đây. Một trong
những khó khăn nhất của vấn đề nghiên cứu robot tự động là khả năng duy trì
cân bằng ổn định trong những địa hình khác nhau. Để giải quyết vấn đề này,
các robot hầu hết có bánh xe rộng hoặc tối thiểu là ba điểm tiếp xúc so với
mặt đất để duy trì sự cân bằng. Tuy nhiên tăng kích thước hoặc số lượng bánh

xe sẽ làm giảm hiệu quả của hệ thống điều khiển do tăng trọng lượng xe, tăng
ma sát hoặc tăng lực kéo và tăng tổn hao năng lượng. Robot hai bánh tự cân
bằng là một hướng nghiên cứu sẽ giải quyết được nhược điểm. Bởi robot hai
bánh tự cân bằng chỉ sử dụng hai bánh xe nên giảm được cả trọng lượng và
chiều rộng không gian. Tuy nhiên vấn đề khó khăn cho robot là làm cách nào
để robot có thể tự cân bằng trong những điều kiện làm việc khác nhau, đồng
thời tải trọng mang theo có thể thay đổi.
Với mục tiêu nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm một mô hình robot hai
bánh trước sau tự cân bằng, trong luận văn này tác giả sẽ tập trung nghiên
cứu, thiết kế và chế tạo phần cứng cho robot hai bánh trước sau tự cân bằng
sử dụng bánh đà với nghiên cứu ban đầu là robot có thể cân bằng khi đứng
yên và chuyển động thẳng cùng với một hệ thống điều khiển chất đảm bảo
yêu cầu và áp dụng thuật toán điều khiển thích hợp.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Robot hai bánh có thể sử dụng thay con người trong thăm dò, … Từ
nghiên cứu về robot hai bánh tự cân bằng có thể phát triển mô hình robot hai
bánh tự cân bằng thành xe hai bánh tự cân bằng sử dụng trong giao thông vận
tải. Xe hai bánh tự cân bằng có khả năng tự cân bằng cả khi đứng yên, khi
chuyển động và cả khi xảy ra va chạm. Xe hai bánh tự cân bằng nếu được

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

2
thiết kế tốt thì khi va chạm nó chỉ bị văng ra và vẫn giữ được phương thẳng
đứng nhờ hệ thống tự cân bằng lắp trên nó do đó sẽ đảm bảo an toàn cho
người sử dụng. Do đó, nghiên cứu về robot hai bánh tự cân bằng có tính khoa
học và thực tiễn rất lớn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

3
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ROBOT HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG
1.1. Giới thiệu robot hai bánh tự cân bằng
Nghiên cứu về robot tự động (Autonomous robot) là một lĩnh vực
nghiên cứu đang được phát triển mạnh trong những năm gần đây. Một trong
những khó khăn nhất của vấn đề nghiên cứu robot tự động là khả năng duy trì
cân bằng ổn định trong những địa hình khác nhau. Để giải quyết vấn đề này,
các robot hầu hết có bánh xe rộng hoặc tối thiểu là ba điểm tiếp xúc so với
mặt đất để duy trì sự cân bằng. Tuy nhiên tăng kích thước hoặc số lượng bánh
xe sẽ làm giảm hiệu quả của hệ thống điều khiển do tăng trọng lượng xe, tăng
ma sát hoặc tăng lực kéo và tăng tổn hao năng lượng. Robot hai bánh tự cân
bằng là một hướng nghiên cứu sẽ giải quyết được nhược điểm. Bởi robot hai
bánh tự cân bằng chỉ sử dụng hai bánh xe nên giảm được cả trọng lượng và
chiều rộng không gian. Tuy nhiên vấn đề khó khăn cho robot là làm cách nào
để robot có thể tự cân bằng trong những điều kiện làm việc khác nhau, đồng
thời tải trọng mang theo có thể thay đổi.
Chính vì sự hấp dẫn của robot hai bánh tự cân bằng đến từ cả vấn đề lý
thuyết và thực tế nên nghiên cứu về robot hai bánh tự cân bằng đã thu hút
được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học.
Robot hai bánh tự cân bằng được chia làm hai loại:
+ Loại có hai bánh song song
+ Loại có hai bánh trước và sau
1.2. Tổng quan về robot hai bánh tự cân bằng trong nƣớc và trên thế giới
1.2.1 Các nghiên cứu về robot hai bánh song song tự cân bằng
Robot hai bánh song song tự cân bằng là loại robot được thiết kế chỉ
với 2 bánh song song và đồng trục nhau. Nguyên lý để giữ cân bằng cho robot

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

4
là việc giữ cho góc lệch giữa trục vuông góc với trục 2 bánh, với phương của
trọng lực là không đổi.
Việc xuất hiện của robot hai bánh giúp cho người sử dụng thuận tiện và
dễ dàng hơn trong việc di chuyển trong một không gian hẹp, trong văn phòng
hay khu vui chơi. Hơn nữa việc sử dụng robot cũng góp phần giảm thiểu chi
phí và thân thiện với môi trường.
Những loại robot tự hành hầu hết là những loại robot di chuyển bằng ba
hoặc bốn bánh xe với hai bánh dẫn động được lắp ráp đồng trục, và một hoặc
hai bánh tự do có thể được lắp ráp trước hoặc sau xe có nhiệm vụ giữ thăng
bằng cho xe.
Việc thiết kế với ba hay bốn bánh làm cho robot thăng bằng ổn định vì
trọng tâm của xe được đặt vào giữa bánh dẫn động chính và bánh tự do. Nếu
trọng lượng đặt nhiều vào bánh dẫn động thì robot sẽ không ổn định dễ bị
ngã, còn nếu đặt nhiều vào bánh lái thì hai bánh chính sẽ mất khả năng bám.
Nhiều robot có thể di chuyển tốt trên địa hình phẳng nhưng không thể di
chuyển lên xuống trên địa hình lồi lõm hay mặt phẳng nghiêng. Khi di chuyển
trên mặt nghiêng sẽ làm cho robot mất khả năng bám và trượt ngã.
Ngược lại các robot hai bánh đồng trục lại thăng bằng rất linh động trên
các địa hình phức tạp, mặc dù bản thân là một hệ thống không ổn định. Khi
nó leo sườn dốc, nó tự động nghiêng ra trước và giữ cho trọng lượng dồn về
hai bánh lái chính. Tương tự như vậy, khi đi xuống dốc nó nghiêng ra sau và
trọng tâm rơi vào các bánh lái. Chính vì vậy không bao giờ có trường hợp
trọng tâm của robot rơi ra ngoài vùng đỡ của các bánh xe để có thể gây ra sự
lật úp hay mất thăng bằng cho xe khi di chuyển.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

5

Hình 1.1 Robot hai bánh song song khi leo dốc và xuống dốc
Đối với những địa hình lồi lõm và những ứng dụng thực tế, sự thăng
bằng của robot hai bánh có thể đem lại nhiều ý nghĩa thực tiễn trong giới hạn
ổn định hơn các loại robot ba hay bốn bánh truyền thống.
Đối với các robot ba hay bốn bánh, việc thăng bằng và ổn định của
chúng là nhờ trọng tâm của chúng nằm trong bề mặt chân đế do các bánh xe
tạo ra. Còn đối với robot hai bánh tự cân bằng, là loại robot chỉ có hai bánh
song song với trục của hai bánh robot trùng nhau, để cho xe cân bằng, trọng
tâm của robot (bao gồm cả người sử dụng chúng) cần được giữ nằm ngay
giữa các bánh robot. Điều này giống như ta giữ một cây gậy dựng thẳng đứng
cân bằng trong lòng bàn tay.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

6


Hình 1.2 Trạng thái cân bằng của robot hai bánh song song


Hình 1.3 Trạng thái bị nghiêng của robot hai bánh song song

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

7

Hình 1.4 Mô tả cách bắt đầu di chuyển của robot hai bánh song song
Thực ra, trọng tâm của toàn bộ robot không được biết nằm ở vị trí nào,
cũng không có cách nào tìm ra nó, và có thể không có khả năng di chuyển
bánh robot đủ nhanh để giữ nó luôn ở dưới toàn bộ trọng tâm.

Về mặt kỹ thuật, góc giữa sàn robot và chiều trọng lực có thể biết
được. Do vậy, thay vì tìm cách xác định trọng tâm nằm giữa các bánh robot,
tay lái cần được giữ thẳng đứng, vuông góc với sàn robot (góc cân bằng khi
ấy là zero).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

8
Nếu tay lái được đẩy hơi nghiêng tới trước, xe sẽ chạy tới trước và khi
nó được đẩy nghiêng ra sau, xe sẽ chạy lùi. Đây là một phân tích lý tính. Hầu
hết mọi người đều có thể kiểm soát tay lái trong vòng vài giây để giữ lấy nó.
Để dừng lại, chỉ cần kéo trọng tâm xe nghiêng ngược hướng đang di chuyển
thì tốc độ xe giảm xuống. Do tốc độ cảm nhận và phản ứng thăng bằng của
mỗi người là khác nhau, nên xe hai bánh tự cân bằng chỉ được thiết kế cho
một người sử dụng.
1.2.1.1 Một số robot hai bán song song tự cân bằng trên thế giới
1.2.1.1.1 nBot

Hình 1.5 Robot hai bánh nBot
nBot [28] do David P. Anderson sáng chế và chế tạo. nBot được lấy ý
tưởng cân bằng theo nguyên lý con lắc ngược như sau: Các bánh robot sẽ phải
chạy theo hướng mà phần trên robot sắp ngã sao cho trọng tâm của robot luôn
được giữ nằm trên đường nối giữa hai điểm tiếp xúc của hai bánh robot với
mặt đất. Trong thực tế, điều này đòi hỏi, robot phải có hai cảm biến là: Cảm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

9
biến góc nghiêng để đo góc nghiêng của robot so với phương thẳng đứng và
encoder trên mỗi bánh robot để đo vị trí cơ bản của robot. Bốn thông số ngõ

vào để xác định hoạt động và ví trí của robot là:
1. Góc nghiêng
2. Vận tốc góc nghiêng : đạo hàm của góc nghiêng
3. Vị trí bánh robot
4. Vận tốc bánh robot: đạo hàm của vị trí bánh robot
Hệ thống điều khiển xe được xây dựng dựa trên 4 thông số đầu vào như
trên để tạo ra tín hiệu động cơ quay hai bánh của robot.
1.2.1.1.2 Balance Bot I

Hình 1.6 Robot hai bánh Balance-bot I
Balance-bot I [35] (do Sanghyu, Hàn Quốc chế tạo) là một robot hai
bánh song song tự cân bằng trên cơ sở điều khiển phản hồi vòng kín. Robot

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

10
có chiều cao 50cm, khung chính được làm bằng nhôm. Robot có hai trục bánh
nối với hộp giảm tốc và động cơ DC để điều khiển chuyển động của robot.
Robot sử dụng ba bộ vi xử lý Atmel để điều khiển mọi hoạt động của robot.
Vi xử lý chính (Master) thực hiện các nguyên lý điều khiển và thuật toán ước
lượng. Một vi điều khiển thứ hai kiểm soát tất cả các cảm biến analog. Vi điều
khiển thứ 3 điều khiển động cơ DC.
Phương pháp điều khiển Linear quandratic regulator (LQR) được sử
dụng để thiết kế và điều khiển robot. Hệ thống điều khiển sử dụng 4 tín hiệu
từ hệ thống cảm biến của robot gồm:
1. Góc nghiêng
2. Vận tốc góc nghiêng : đạo hàm của góc nghiêng
3. Vị trí bánh robot
4. Vận tốc bánh robot: đạo hàm của vị trí bánh robot
để tạo ra tín hiệu điều khiển cho động cơ DC và điều khiển tốc độ bánh robot

1.2.1.1.3 Balancing robot (Bbot)

Hình 1.7 Robot hai bánh Balancing robot (Bbot)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

11
Năm 2003, Jack và Jin Bai đã thiết kế và chế tạo Bbot [33]. Robot có thể
xác định vị trí hướng của nó đối với môi trường và lái động cơ theo hướng này.
Để đo góc nghiên của robot, các tác giả đã sử dụng hệ thống đo lường
góc 2DOF được tích hợp sẵn của hãng Romotion. Hệ thống này gồm gia tốc
kế ADXL202 và mạch con quay hồi chuyển. Vi mạch điều khiển dùng trên
robot là BacsicX 24 có nhiều tính năng khác nhau, nó được dùng như bộ điều
khiển động cơ, COM1 được nối với Pocket PC và COM3 được nối với bộ
điều khiển Secvo Mini SSC 12. Vi xử lý nàu còn được sử dụng như CPU
chính cho việc điều khiển cân bằng cho robot.
1.2.1.1.4 JOE

Hình 1.8 Robot hai bánh JOE
Phòng thí nghiệm điện tử công nghiệp của Viện Công nghệ Federal,
Lausanne Thụy Sĩ đã tạo ra cuộc cách mạng đầu tiên khi xây dựng thành công
mô hình robot tự cân bằng đầu tiên có tên gọi JOE [30]. Robot JOE có chiều

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

12
cao 65cm, nặng 12kg, tốc độ tối đa khoảng 1,5 m/s, có khả năng leo dốc nghiêng
đến 30
0
. Nguồn điện áp cấp cho robot là nguồn pin 32V dung lượng 1,8Ah.

Robot có hai trục bánh, mỗi bánh gắn một động cơ DC và nó có thể
xoay hình chữ U. Hệ thống điều khiển được ghép từ hai bộ điều khiển không
gian trạng thái tác rời nhau để điều khiển động cơ giữ cho robot cân bằng.
Những thông tin về trạng thái của JOE được cung cấp bởi hai encoder quang
và vận tốc của con quay hồi chuyển.
JOE được điều khiển chuyển động bằng một bộ điều khiển từ xa R/C
thường được sử dụng để điều khiển các máy bay mô hình. Bộ điều khiển
trung tâm và xử lý tín hiệu là một board xử lý tín hiệu số (DSP) được phát
triển bởi chính nhóm nghiên cứu và viện Federal có khả năng xử lú dấu chấm
động (SHARC floating point), FPGA XILINC, 12 bộ biến đổi A/D 12 bít và 4
bộ biến đổi D/A 10 bít.
1.2.1.1.5 Equibot
Equibot [34] là robot cân bằng do Dan Piponi thiết kế và chế tạo dựa
trên vi điều khiển ATMega32 RISC.
Cả hai servo Hitec HS-311 chuẩn được sửa đổi cho xoay vòng 360
0
và
được điều khiển nhờ PWM. Một trong hai servo được gắn với bộ điều khiển
tứ cực LQR, đó là phần phức tạp nhất trong cấu trúc robot, bánh con lại bắt
chước tốc độ của bánh thức nhất. Equibot chỉ có một loại cảm biến hồng
ngoại Sharp thay cho cảm biến về góc. Nó được đặt thấp đề đo khoảng cách
giữa robot với sàn. Ngõ ra của cảm biến hồng ngoại được dùng để xác định
hướng di chuyển của robot.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

13

Hình 1.9 Robot hai bánh Equibot

1.2.1.1.6 BaliBot
BaliBot [36] là một trong số những mẫu robot hai bánh đầu tiên có
trọng tâm phía trên các bánh xe. Nếu không có hệ thống điều khiển, robot sẽ
bị đổ. Khi robot nhận biết được hướng mà nó sắp đổ, các bánh xe sẽ di
chuyển về phía robot sắp đổ và thẳng góc với chính nó.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

14

Hình 1.10 Robot hai bánh BaliBot
Cảm biến góc nghiêng được sử dụng để đo góc nghiên của robót so với
phương thẳng đứng là gia tốc kế Motorola MMA2260 sử dụng cấu trúc
MEMS.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

15

Hình 1.11 Các tầng cảm biến của BaliBot
PIC16F876 của hãng Microchip được dùng làm trung tâm của hệ thống
điều khiển robot. PIC tích hợp một bộ biến đổi A/D nhiều kênh để đo cảm
biến góc nghiêng và các ngõ I/O để kiểm soát hai động cơ servo điều khiển
chuyển động của robot. Mạch điện điều khiển được xây dựng trên bảng prọect
board Radio Shack RS 276-150 và lắp ráp phĩa trên các động cơ servo, trên
khung bằng nhôm. Nguồn điện cấp cho robot được đặt gần đỉnh và hoạt động
như trọng lượng của con lắc ngược. Một phiên bản khác của BaiBot sử dụng
cảm biến hồng ngoại để đo khảng cách thay vì dùng cảm biến đo góc.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

16
1.2.1.1.7 Bender
Robot cân bằng Bender [32] là sản phẩm do TedLarson, San Francisco
thiết kế và chế tạo. Mục tiêu của dự án là xây dựng robot tự cân bằng trên mặt
phẳng sàn, từ đó dùng làm nền cơ bản để xây dựng robot tự hành.

Hình 1.12 Robot hai bánh Bender
1.2.1.1.8 Robot phục vụ con người Rolling của hàng TOYOTA
Rolling là một loại robot có công dụng phục vụ con người được thiết kế
và chế tạo bởi hảng TOYOTA. Robot cao 100cm và năng 35kg. Mẫu robot
này có khả năng di chuyển nhanh mà không chiếm một không gian lớn, đồng
thời đôi tay của nó cả thể làm nhiều công việc khác. Robot được dùng chủ
yếu làm trợ lý trong công nghiệp.

Hình 1.13 Robot phục vụ con người Rolling