đề tài robot tự hành dò đường theo vạch

ĐỀ TÀI:

ROBOT TỰ HÀNH DÒ ĐƯỜNG
THEO VẠCH
BÁO CÁO NCKH

NỘI DUNG
TỔNG QUAN VỀ ROBOT
1
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
2
GIẢI THUẬT DÒ ĐƯỜNG
3
THI CÔNG
4
KẾT LUẬN
5
5
1.TỔNG QUAN VỀ ROBOT
1.1 MÔ HÌNH KẾT CẤU

1.2 CẢM BIẾN

1.3 ĐỘNG CƠ

1.4 GIỚI THIỆU VỀ PIC16F877A
1.1. MÔ HÌNH KẾT CẤU
- 2 bánh chủ động phía sau
- 2 bánh tùy động phía trước (bánh omi)
Hình 1.1: Mô hình kết cấu robot
1.1.MÔ HÌNH KẾT CẤU

Khối cảm biến
Khối nguồn
Khối điều
khiển động
cơ
Động cơ
Khối xử lý
trung tâm
Động cơ
Hình 1.2: Sơ đồ khối toàn bộ Robot
1.2.CẢM BIẾN
D1 LED
D2 QUANGTRO
D3 LED
VCC
R3
R2
R1
adc1
- 8 cặp quang trở - LED siêu sáng
- Hoạt động dựa trên sự phản xạ và hấp thụ ánh sáng
-Nhằm giúp cho robot đi đúng theo đường
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý cảm biến
1.3. ĐỘNG CƠ
Động cơ sử dụng là động cơ điện một chiều DC
Hình 1.4 :Động cơ điện một chiều DC
24V
C1
104
J1

MOTOR
1
2
R1 10R
R2
4.7K
R3 10R
Q1 IRF540N
Q2 IRF540N
R4
4.7K
0
R5 10R
R6
4.7K
R7 10R
Q3 IRF540N
Q4 IRF540N
R8
4.7K
Hình 1.5 :Mạch cầu H
1.4.PIC16F877A
Hình 1.6: Sơ đồ chân PIC16F877A
1.4.PIC16F877A
- Dùng PIC 16F877A là dòng vi điều khiển 8-bit

- Có 5 Port I/O với 33 chân ( Port A, Port B, Port C, Port D, Port E).

- Có 8 kênh đọc ADC 8 bit, 10 bit

- Có 2 kênh Capture/Compare/PWM (CCP)

- Giao tiếp SSP (Synchronous Serial Port)

- Có 2 timer 8 bit, 1 timer 16 bit
2.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ
Để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều phương pháp phổ biến là
phương pháp điều xung (Pulse Width Modulation) hay được gọi tắt là điều xung,
băm xung hoặc PWM


Hình 2.1: Điều chỉnh độ rộng xung PWM
2.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ
Nguyên lý của phương pháp này là bật tắt nhanh nguồn điện vào động cơ tạo
ra 1 tín hiệu xung.
Khi việc bật tắt ở tần số đủ lớn động cơ sẽ chạy với tốc độ ổn định nhờ
moment quay. Việc thay đổi thời gian T-on và T-off làm thay đổi điện áp hiệu dụng cấp
cho động cơ. Đối với động cơ DC, tốc độ động cơ tương đối tỉ lệ thuận với điện áp cấp
cho động cơ. Vì vậy bằng cách thay đổi độ rộng xung, ta đã thay đổi được tốc độ động
cơ DC.

Điện áp điều khiển đặt lên động cơ:
in
offon
on
dk
V
TT
T
V



2.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ
PIC16F887 có hai bộ điều xung, hai bộ này sẽ tạo ra các tín hiệu điều
xung trên các chân CCP1 và CCP2. Độ rộng, chu kỳ, và độ phân giải được xác
định bởi các thanh ghi PR2, T2CON, CCPR1L, CCPR2L, CCP1CON, CCP2CON.

Hình 2.2: Sơ đồ khối bộ PWM.
2.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ
• Chu kỳ của xung được tính theo công thức sau:

Chu kỳ PWM = [(PR2)+1].4.TOSC.(giá trị Prescale của TMR2)

Với TOSC là chu kỳ của clock hệ thống. TOSC = 1/FOSC.

• Độ rộng xung được tính theo công thức sau:

Độ rộng xung = (CCPxL:CCPxCON<5:4>).TOSC.(giá trị Prescale của TMR2)
3.GIẢI THUẬT DÒ ĐƯỜNG
Mục đích của việc dò đường là hướng cho robot đi theo một
vạch trắng trên nền tối .Cảm biến được đặt giữa robot:

- Khi cảm biến 3,4 nằm trên vạch trắng: robot chạy thẳng

- Khi robot lệch sang trái: quay phải để robot về đúng vạch

- Khi robot lệch sang phải: quay trái để robot về đúng vạch

3.GIẢI THUẬT DÒ ĐƯỜNG
0 0 0 0 1 1 0 0

0 0 0 0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0
0 0
0
0 0 0 0 0
7 6 0 5 4 3 1 2
TRẠNG
THÁI CB

Giữa
vạch
Lệch
trái mức 2
Lệch
trái mức 3
Lệch
trái mức 4
Lệch
phải mức 1
Lệch
phải mức 2
Lệch
phải mức 3
Lệch

phải mức 4
Ngoài
vạch
Lệch
trái mức 1
4.THI CÔNG
Cơ khí được thiết kế trên phần mềm Solidworks 2010
Hình 4.1 . :Sản phẩm
4.THI CÔNG

5.KẾT LUẬN
Công việc đã thực hiện được:

- Nghiên cứu cấu trúc và nguyên lý hoạt động của robot.
- Thiết kế chế tạo mô hình robot.
- Xây dựng thuật toán và lập trình điều khiển robot.

Những tồn tại của đề tài:

-Phần cơ khí chưa đạt được độ chính xác yêu cầu.

Hướng phát triển:

- Kết hợp PID giúp robot nhanh và ổn định hơn.
- Tích hợp thêm tay máy để có thể làm nhiều công việc hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] picvietnam,
[2] dientuvietnam,
[3] PIC Robotics by John Iovine - A Beginners Guide to Robotics

Project using PIC Microcontroller.