Đồ án tốt nghiệp Robot tự hành AGV

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-------------------------------------------------

ĐA, KLTN ĐẠI HỌC /CAO ĐẲNG CHUYÊN NGÀNH TỰ ĐỘNG
HÓA
TÊN ĐỀ TÀI ĐA, KLTN
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ROBOT DÒ LINE, VẬN CHUYỂN HÀNG
HÓA TRONG CÔNG NGHIỆP

CBHD: Thầy QUÁCH ĐỨC CƯỜNG
Sinh viên:

LÊ ĐỨC NHÂN :1041040200
PHẠM TIẾN DŨNG:1041040162
NGUYỄNDAI HOÀN:1041040210

Hà Nội- Năm 2019


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay điều khiển tự động hóa đã trở thành một nhu cầu không thể
thiếu được của con người ,dưới sự xuất hiện của các học thuyết và các ứng
dụng cụ thể trong đời sống hang ngày , có thể nói điều khiển tự động hóa
đang dần chi phối cuộc sống của chúng ta , con người đang cố sáng tạo ra các
con robot có khả năng làm việc thay thế cho con người , chúng ta thường bắt
gặp các con robot trong các dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động hay
robot giúp việc trong gia đình. Để tìm ra các ý tưởng sáng tạo là tiền đề để tạo
ra các con robot có khả năng ứng dụng vào thực tế.
Cũng chính vì mục đích đó chúng em thực hiện đồ án robot dò line
vận chuyển hang hóa trong công nghiệp , nó lại là bước khởi đầu trong lập

trình robot để robot có thể thực hiện các công việc tiếp theo. Đây chỉ là công
việc nhỏ trong việc lập trình điều khiển robot nhưng qua quá trình thiết kế và
thi công đề tài chúng em đã rút ra được rất nhiều kinh nghiệm thực tiễn quý
báu. Mục đích của đề tài hướng đến là tạo ra bước đầu cho sinh viên thử
nghiệm những kiến thức trong quá trình học tập vào thực tiễn để từ đó tìm tòi
, phát triển nhiều ứng dụng khác trong đời sống hang ngày cần đến.
Mặc dù đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành xong đồ án bằng các
kiến thức đã học , một số sách tham khảo và một số nguồn tài liệu khác nhưng
cũng không tránh khỏi những thiếu sót . Do vậy chúng em rất mong được sự
góp ý quý báu của các thầy cô để đề tài có thể hoàn thiện ở mức cao nhất.
Nhân đây chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo
Quách Đức Cường và các Thầy cô bộ môn đã tận tình hướng dẫn để chúng
em hoàn thành tốt đề tài của mình !


MỤC LỤC
Danh mục các hình vẽ, đồ thị


Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

Giới thiệu chung về đề tài
Tự động hóa là tổng hợp của nhiều lĩnh vực như cơ khí, điện và điều

khiển. Các lĩnh vực này kết hợp với nhau tạo thành các hệ thống tự động
hóa và cao hơn nữa là tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất . Ngành công
nghiệp tự động hóa ngày càng có vai trò quan trọng và hết sức cần thiết để
đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế, nhất là quá trình công nghiệp hóa –
hiện đại hóa như hiện nay . Nó đòi hỏi một nguồn nhân lực có trình độ

cao để vận hành. Robot đã và đang xuất hiện trong cuộc sống của chúng ta
và ngày càng trở nên không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại .Chúng đã
góp phần của mình vào công cuộc lao động, chính robot đã làm nên một
cuộc cách mạng khoa học, kĩ thuật và đang phục vụ đắc lực cho các ngành
khoa học như: khoa học quân sự, giáo dục, các ngành dịch vụ ,giải trí,…
Trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại robot quy mô lớn như: những
cánh tay máy trong dây chuyền sản xuất , những hệ thống sản xuất tự
động,….Nhỏ hơn là các robot có khả năng di chuyển , làm những công
việc nguy hiểm thay thế cho con người , robot giúp người già, robot bán
hang…
Trong đồ án lần này chúng em thực hiện thiết kế robot dò line, đối
với những robot tiên tiến đây chỉ là một phần nhỏ phục vụ cho robot trong
công tác dò tìm đường tự động , nhưng đồ án này sẽ tạo cho chúng em nền
tảng để làm những nghiên cứu lớn hơn ,có ích cho quá trình học tập và
làm việc sau này.
1.2.

Các vấn đề đặt ra
Robot dò line là hệ thống tự động hóa nên phải có sự kết hợp hài hòa

giữa 3 phần: cơ khí, điện và điều khiển.
• Tìm hiểu nguyên lý dò đường
4


• Xây dựng mô hình hóa hệ thống
• Đánh giá chất lượng mô hình
1.3.

Phương pháp nghiên cứu

Robot dò line là một sản phẩm đã được nghiên cứu trên thế giới và

được ứng dụng nhiều trong các cuộc thi robocon và là một sản phẩm tự
động hóa, nên trong quá trình làm đồ án nhóm đã áp dụng các phương
pháp nghiên cứu sau: nghiên cứu các mô hình robot dò line trên thế giới
và trong các cuộc thi robocon, tham khảo lý thuyết chuyển động của robot
dò đường .Từ đó thiết kế trong giới hạn đề tài.Tính toán thiết kế mô hình
hóa và mô phỏng đánh giá chất lượng hệ thống, loại trừ các lỗi thiết kế.
1.4.

Phạm vi giới hạn nghiên cứu
Do điều kiện làm việc trong thời gian ngắn và khả năng kiến thức có

hạn nên đề tài có những giới hạn như sau:
• Nghiên cứu robot dò đường sử dụng hai động cơ công suất nhỏ.
• Sử dụng các cảm biến hồng ngoại và cảm biến siêu âm.
• Cho phép hoạt động trong phòng thí nghiệm.
Mục tiêu của đề tài là tập trung bài toán nguyên lý dò đường và
có thể dịch chuyển trái, phải 1 góc 90 và bắt ngã tư thông qua các
đường line trên đường đi.

5


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Tổng quan về robot

2.1.1. Lịch sử phát triển của robot

Robot đã và đang xuất hiện trong cuộc sống của chúng ta từ lâu và
ngày càng trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện tại
.Chúng đã góp mình vào công cuộc lao động, chính robot đang làm nên một
cuộc cách mạng về lao động, khoa học, và đang phục vụ đắc lực cho các
ngành khoa học như: khoa học quân sự, khoa học giá dục, các ngành dịch vụ,
giải trí,v.v…
Vậy robot xuất hiện khi nào?
Năm 1921 nhà soạn kịch Karel Capek người Tiệp Khắc đã đưa lên
sân khấu vở kịch có tiêu đề “Romands Univesal Robot” .theo tiếng Sec
“Robot” nghĩa là “người tạp dịch”.Có thể nói đây là một gợi ý, một ý tưởng
ban đầu về những cỗ máy có khả năng thao tác như con người. Đến trước
chiến tranh thế giới lần thứ hai nhu cầu sử dụng máy móc có khả năng thay
thế con người ở những môi trường làm việc độc hại đã trở thành một nhu cầu
cấp thiết. Ban đầu cơ cấu máy này hoạt động giống như tay máy của người
vận hành .Cấu tạo của cơ cấu máy này bao gồm các thanh và các khớp và hệ
thống dây chằng .Người vận hành điều khiển tay máy thông qua một cơ cấu
khuếch đại cơ khí. Trong chiến tranh thế giới thứ hai (năm 1945) , xuất hiện
cơ cấu máy được điều khiển từ xa để cầm nắm chất phóng xạ .Cho đến
những năm 1950 cùng với sự ra đời của kĩ thuật điều khiển chương trình số
NC (Number control) kỹ thuật tay máy lúc này đã kết hợp được cả kỹ thuật
điều khiển xa và điều khiển chương trình số.Sự kết hợp này đã tạo ra những
thế hệ may điều khiển từ xa có khả năng mềm dẻo , khả năng tự động hóa
cao gọi là Robot.

6


Năm 1949, máy phay điều khiển số ra đời phục vụ sản xuất tại Mỹ .
Năm 196o George Devol đưa ra mẫu robot đầu tiên .Năm 1961 cũng tại Mỹ
robot công nghiệp (IR: Industrial robot ) đầu tiên đưa ra thị trường : Robot

Unimat 1990 (do trường đại học Mit chế tạo ) đây là robot phản hồi lực nó
được ứng dụng vào công nghiệp sản xuất ô tô .Theo con số thống kê thì đến
năm 1990 toàn thế giới đã triển khai và ứng dụng khoảng 300.000 IR .Do sự
phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật vi xủ lý và tin học mà số lượng IR tăng
nhanh chóng và tính năng cũng có nhiều bước đột phá ,giá thành trên một
đơn vị IR cũng giảm dần .
Đó là về lịch sử ,còn ngày nay robot đã có mặt ở khắp nơi ,ngay cả
trong gia đình chúng ta ,chúng ta cùng điểm qua những con robot mà cả thế
giới đều biết đến.
2.1.2. Robot trong đời sống sản xuất
2.1.2.1. Robot đi xe đạp

Hình 2.1: Robot đi xe đạp

7


Với chiều cao chỉ với 50cm ,chú robot mang “quốc tịch” Nhật này được coi
là “vua” giữ thăng bằng . Vì dù là đạp hay đang dừng xe ,khí cụ con quay sẽ luôn
giữ cho chú robot này đứng vững. Một số bộ phận đặc biệt khác cho phép
Murataboy xác định được chướng ngại vật trên đường và giảm xóc khi va phải
chướng ngại vật .Murataboy là ví dụ cho loại Robot có khả năng di chuyển bằng
hai chân , đang là một trong những thách thức lớn của việc nghiên cứu và sản
xuất robot
2.1.2.2. Robot làm việc nhà

Hình 2.2: Robot làm việc nhà

8

Được nghiên cứu tại trường đại học Karlsruhe ( Đức ) .Nhờ những cử động
của đôi cánh tay giống hệt như người ,robot có khả năng đưa đồ ăn ,dọn dẹp nhà
cửa .Một chiếc camera kỹ thuật số cho phép robot nhận diện được người đang ra
lệnh và tuân lệnh theo những cử chỉ của người ấy .

2.1.2.3. Asimo, robot giống người nhất

Hình 2.3: Robot Asimo

Asimo lần đầu tiên ra đời vào năm 1993 tại Nhật ,đặt tên là P1 ,là thành quả
nghiên cứu của tập đoàn Honda, Asimo P1 đã khiến các nước phương Tây phải
kinh ngạc vì ý tưởng chế tạo một loại robot giống hệt con người .Tuy vậy mục
đích nghiên cứu ban đầu của Honda chỉ là nghiên cứu người máy có thế phục vụ
các nhu cầu của con người .Ngày nay cả hai ý tưởng này ,robot giống người và
đáp ứng nhu cầu của con người đã trở thành tiêu chí chung trong nghiên cứu
Asimo.

9


2.1.2.4. Robot là bạn của người khuyết tật

Hình 2.4: Robot hỗ trợ người khuyết tật

2.1.2.5. Một quán cà phê ở khu Akasaka thuộc thủ đô Tokyo - Nhật
Bản dự kiến đi vào hoạt động từ cuối năm nay, với đội ngũ robot
phục vụ do người khuyết tật điều khiển tại nhà.
Quán cà phê này sẽ sử dụng robot OriHime-D, cao 1,2 m và nặng 20 kg.
Chúng được kiểm soát bởi người mắc các bệnh như xơ cứng teo cơ (một chứng

rối loạn thần kinh vận động). Robot phục vụ sẽ gửi video và âm thanh qua mạng
internet, cho phép người điều khiển có thể trực tiếp ra lệnh tại nhà thông qua
máy tính bảng hoặc máy tính.
"Tôi muốn tạo ra một thế giới mà ngay cả người không thể cử động cơ thể
cũng có thể làm việc" - ông Kentaro Yoshifuji, Giám đốc điều hành Công ty Ory
Lab, nhà phát triển robot OriHime-D, giải thích về sự ra đời của quán cà phê nói
trên. Theo hãng tin Kyodo (Nhật Bản), bản thân ôngYoshifuji hồi nhỏ mắc một
chứng bệnh do căng thẳng gây ra và gặp khó khăn trong giao tiếp. Từng trải qua

10


sự cô lập ngoài xã hội, ôngYoshifuji bắt tay phát triển robot tại Trường ĐH
Waseda (Nhật Bản) để giúp kết nối mọi người.
Ngoài phiên bản lớn nói trên, mẫu OriHime nhỏ hơn có chiều cao khoảng
21,5 cm và nặng khoảng 600 g, được sử dụng để hỗ trợ làm việc từ xa tại khoảng
70 công ty. Robot cũng có thể đến lớp thay các học sinh nào vắng mặt do những
lý do như bệnh tật.
Công ty Ory Lab đang ấp ủ kế hoạch mở một quán cà phê hoạt động lâu dài
với nhân viên robot OriHime trước thềm Thế vận hội Tokyo vào năm 2020. "Mọi
người nên được tự do làm việc theo cách họ thích. Tôi muốn gửi thông điệp đến
năm 2020 rằng ai cũng có thể bày tỏ lòng hiếu khách ngay cả khi họ là người
khuyết tật" - ông Masatane Muto, một bệnh nhân mắc chứng rối loạn thần kinh
vận động và là một trong những người tổ chức dự án, cho biết.
2.2.

Giới thiệu về Robot dò đường

2.2.1. Khái quát
Robot dò đường là một biến thể đặc biệt của robot hướng sáng . Sở dĩ nói

như vậy là do chúng có cùng nguyên tắc hoạt động là sử dụng cảm biến quang
điện (quang trở hoặc diode hồng ngoại ) để so sánh cường độ sáng từ đó điều
chỉnh hướng đi thích hợp .Khi robot đi lệch vào vùng có vạch vẽ , ánh sáng phát
ra từ robot không phản xạ lại như bình thường mà bị đường kẻ hấp thụ một phần
làm sai lệch độ sáng giữa hai bên cảm biến .Việc còn lại là thiết kế sao cho robot
có hành vi khắc phục sự sai lệch đó và ta có được loại robot đi theo đường vẽ .
Nhiệm vụ của các cảm biến quang trong robot dò đường:

11


Hình 2.5: Nhiệm vụ của cảm biến trong robot dò đường

Đường đi được vạch sẵn với chiều dài mặt cắt ngang xác định .Đường đi
được đặt trên nền có vật liệu khác loại .Nếu đường đi là vật liệu phản quang thì
nền không phản quang và ngược lại.
Robot sử dụng các led phát chiếu xuống mặt đường đi hoặc nền .Ánh sáng
hồng ngoại sẽ phản xạ lại khi gặp vật liệu phản quang .Sử dụng cảm biến hồng
ngoại robot xác định được trạng thái của mình trên mặt đường :lệch trái hoặc
phải so với mặt đường ,còn hoặc không còn trên mặt đường ,…;từ đó đưa ra
quyết định điều khiển tương ứng .Dựa trên yêu cầu của đề bài và bám sát nội
dung môn học , nhóm chọn phương án thiết kế .
Robot vận hành có 4 bánh ,2 bánh sau chủ động ,hai bánh trước xoay tròn
định hướng (bánh đa hướng) .Robot dẫn động bằng hai động cơ một chiều đặt ở
hai bánh sau .Phần dò đường dùng 8 cặp cảm biến ( 8 led phát và 8 led thu ),cảm
biến siêu âm nhằm phát hiện vật cản .Phần xử lý chọn Arduino Mega 2560 .
2.2.2. Nguyên tắc hoạt động của robot dò đường
Robot dò đường hoạt động độc lập dựa vào cảm biến dò đường gắn trên
thân robot và đường đi là vạch trắng dán trên nền .Cảm biến được hiểu như là
con mắt của robot .

12


2.2.3. Ứng dụng của robot dò đường
Được ứng dụng vào công nghệ dò đường di chuyển tự động trong vận
chuyển hàng hóa .Tuy còn sơ khai về nguyên tắc điều khiển nhưng robot dò
đường đã tạo một bước ngoặt quan trọng trong công nghệ thiết kế và chế tạo
robot , mở ra một kỉ nguyên mới về ngành công nghệ kỹ thuật tự động hóa và
đưa tự động hóa vào sản xuất .

13


Chương 3. THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT DÒ ĐƯỜNG
3.1.

Giới thiệu các linh kiện

3.1.1. Khối Arduino Mega 2560

Hình 3.6: Arduino Mega 2560 (nguồn muabanlinhkien.com)

Giới thiệu chung:
Arduino là một board mạch vi xử lý được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý,
nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được
thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên
nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những Model hiện

14

tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O
kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.
Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng
mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích,
sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác
với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành. Những ví dụ
phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản,
điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động. Đi cùng với nó là một môi trường
phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho
phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++.
Giá của các board Arduino dao động xung quanh €20, hoặc $27 hoặc 574
468VNĐ, nếu được "làm giả" thì giá có thể giảm xuống thấp hơn $9. Các board
Arduino có thể được đặt hàng ở dạng được lắp sẵn hoặc dưới dạng các kit tựlàm-lấy. Thông tin thiết kế phần cứng được cung cấp công khai để những ai
muốn tự làm một mạch Arduino bằng tay có thể tự mình thực hiện được (mã
nguồn mở). Người ta ước tính khoảng giữa năm 2011 có trên 300 ngàn mạch
Arduino chính thức đã được sản xuất thương mại, và vào năm 2013 có khoảng
700 ngàn mạch chính thức đã được đưa tới tay người dùng.
Cấu hình:
• Vi điều khiển chính: ATmega2560
• IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2.
• Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn
DC (khuyên dùng 6~9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt, nếu bạn cắm
12VDC thì IC ổn áp rất dễ chết và gây hư hỏng mạch).
• Số chân Digital: 54 (15 chân PWM)

15

• Số chân Analog: 16
• Giao tiếp UART : 4 bộ UART
• Giao tiếp SPI : 1 bộ ( chân 50 -> 53 ) dùng với thư viện SPI của Arduino
• Giao tiếp I2C : 1 bộ
• Ngắt ngoài : 6 chân
• Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader
• SRAM: 8 KB
• EEPROM: 4 KB
• Xung clock: 16 MHz
3.1.2. Động cơ BLDC

Hình 3.7: Động cơ BLDC

Động cơ BLDC (Brushless DC) mặc dù có tên là “một chiều không chổi
than” nhưng nó thuộc nhóm động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chứ không
phải là động cơ một chiều. Ta sẽ nói lý do tại sao nó có tên như vậy ở phần sau.
16


Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là nhóm động cơ xoay chiều đồng bộ
(tức là rotor quay cùng tốc độ với từ trường quay) có phần cảm là nam châm
vĩnh cửu. Dựa vào dạng sóng sức phản điện động stator của động cơ mà trong
nhóm này ta có thể chia thành 2 loại: -Động cơ (sóng) hình sin -Động cơ (sóng)
hình thang
Động cơ BLDC là loại động cơ sóng hình thang, những động cơ còn lại là
động cơ sóng hình sin (ta gọi chung với tên là PM – Permanent magnet Motor).
Chính cái sức phản điện động có dạng hình thang này mới là yếu tố quyết định
để xác định một động cơ BLDC chứ không phải các yếu tố khác như Hall sensor,
bộ chuyển mạch điện tử (Electronic Commutator), .v.v. Như nhiều người vẫn
nghĩ.

Hình 3.8: Sức phản điện động dạng hình thang

- Cấu tạo

17


-Stator: bao gồm lõi sắt (các lá thép kĩ thuật điện ghép cách điện với nhau)
và dây quấn. Cách quấn dây của BLDC khác so với cách quấn dây động cơ xoay
chiều 3 pha thông thường, sự khác biệt này tạo nên sức phản điện động dạng
hình thang mà ta thấy. Nếu không quan tâm tới vấn đề thiết kế, chế tạo động cơ,
ta có thể bỏ qua sự phức tạp này.
-Rotor: Về cơ bản là không có gì khác so với các động cơ nam châm vĩnh
cửu khác.

3.1.3. Cảm biến siêu âm SRF04

Hình 3.9: Cảm biến siêu âm SRF04(linhkiendientu.com)

•
•
•
•
•
•

Nguồn cung cấp: 5V DC
Dòng : 30mA (Max 50mA)
Tần số hoạt động : 40KHz

Khoảng cách lớn nhất đo được : 6m
Khoảng cách nhỏ nhất đo được : 3 cm
Góc quét : 45 °

18


• Kích thước module: 45x20mm.
Cảm biến siêu âm hoạt động bằng cách phát đi 1 xung tín hiệu và đo thời
gian nhận được tín hiệu trở vể. Sau khi đo được tín hiệu trở về trên cảm biến
siêu âm, ta tính được thời gian từ lúc phát đến lúc nhận được tín hiệu. Từ thời
gian này có thể tính ra được khoảng cách.
Nếu đo được chính xác thời gian và không có nhiễu, mạch cảm biến siêu
âm trả về kết quả cực kì chính xác. Điều này phụ thuộc vào cách viết chương
trình không sử dụng các hàm delay.
3.1.4. Cảm biến hồng ngoại
•
•
•
•

Điện áp 12v
Dòng 0.3A
Góc hoạt động 30 độ
Khoảng cách phát hiện hiệu quả <2cm
Cảm biến có khả năng nhận biết vật cản ở môi trường với một cặp LED

thu phát hồng ngoại để truyền và nhận dữ liệu hồng ngoại. Tia hồng ngoại
phát ra với tần số nhất định, khi có vật cản trên đường truyền của LED phát
nó sẽ phản xạ vào LED thu hồng ngoại, khi đó LED báo vật cản trên module

sẽ sáng, khi không có vật cản, LED sẽ tắt.
Với khả năng phát hiện vật cản trong khoảng 2 ~ 30cm và khoảng cách
này có thể điều chỉnh thông qua chiết áp trên cảm biến cho thích hợp với từng
ứng dụng cụ thể như: xe dò line, xe tránh vật cản, …

19


Hình 3.10: Cảm biến hồng ngoại (lin hkiendientu.com)

3.1.5. Module Thu RF315 PT2272-M4 R06A CDR04

Hình 3.11: Module Thu RF315 PT2272-M4 R06A CDR04

Thông tin kỹ thuật:
•
•
•
•
•
•

Nguồn cấp: 5V.
Dòng vào < 4.5mA.
IC giải mã PT2272 – M4.
Tần số thu: 315Mhz.
Anten dài: 23cm.
Module loại M4 : Dữ liệu được truyền vào và trở về trạng thái ban
đầu khi tín hiệu không còn được đưa vào nữa.
20

Chú ý: nguồn sử dụng tốt nhất của RF là các nguồn biến áp, nguồn Acqui,
nguồn Pin,….. tránh sử dụng các nguồn xung sẽ gây ra nhiễu cho việc thu tín
hiệu.
Cấu hình chân tín hiệu:
• Chân 5V : nối nguồn 5V.
• Chân GND : nối đất.
• Các chân D0, D1, D2, D3 : là các chân tín hiệu digital output. Khi
chưa có tín hiệu các chân ở đầu ra ở mức 0, khi có tín hiệu thì các
chân ra có mức 1.
• Chân VT: chân báo tín hiệu khi nhận tín hiệu. Khi có tín hiệu thì đầu
ra mức 1, khi không có tín hiệu nó xuống mức 0).
Hoạt động:
Tần số bên phát phải đồng bộ với bên thu.
Mã hóa bên phát phải giống bên thu hoặc bạn có thể thả tự do cả, tuy nhiên
bạn nên mã hóa để tránh ảnh hưởng nhiễm từ các nguồn phát khác.
3.1.6. BLDC Driver

Hình 3.12: BLDC Driver( muabankinhkien.com)

21


• Điện áp : DC 18V- 50V.
• Dòng hoạt động <= 10A.
• Phạm vi tốc độ: 0-6000 vòng/phút.
• Chức năng bảo vệ : bảo vệ ngắn mạch ,bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp.
• Môi trường :tránh môi trường ăn mòn ,dễ cháy, phát nổ và khí điện ,chất
lỏng và bụi.

• Hall motor style: 60 degree ,300 degree, 120 degree, 240 degree.
BLDC là một bộ điều khiển động cơ DC hiệu suất cao , đa chức
năng và chi phí thấp hơn , trong đó bao gồm cảm biến Hall .Có đầy đủ kỹ
thuật số thiết kế làm cho nó linh hoạt và đa dạng đầu vào chế độ điều
khiển , tiếng ồn thấp ,cải thiện phần cứng và phần mềm chức năng bảo
vệ .Bộ điều khiển kết nối với máy tính qua giao tiếp nối tiếp , tự động
nhận ra các thông số PID điều chỉnh ,thông số bảo vệ ,các thông số động
cơ ,gia tốc và giảm tốc thời gian và các thông số khác có thể được thiết lập
.
Ứng dụng điều khiển động cơ: CNC sewing machine ,động cơ
BLDC.

22


3.2.

Cấu trúc cơ bản của robot dò đường

Hình 3.13: Sơ đồ cấu trúc cơ bản của robot dò đường

Trong đó:
• Khối hiển thị: là 8 led hiển thị cho cảm biến dò đường và 2 led báo trạng
thái của robot
• Khối cảm biến: bao gồm cảm biến hồng ngoại và cảm biến siêu âm
• Khối điều chỉnh: là khối giao tiếp giữa người điều khiển và robot. Đó là
các nút nhấn chọn chương trình và các vi trở điểu chỉnh độ nhạy của cảm
biến .

23

• Khối vi điều khiển : quan trọng nhất là khối arduino 2560 điều khiển toàn
bộ hoạt động của robot , nhận tín hiệu từ khối điều khiển và khối cảm biến
,sau đó gửi tín hiệu qua khối hiển thị và điều khiển khối cơ cấu chấp hành.
• Khối cơ cấp chấp hành: là mạch công suất dùng để diều khiển động cơ
bánh xe.
3.3.

Các khối cơ bản của robot

3.3.1. Khối nguồn cấp cho robot

Hình 3.14: Sơ đồ mạch nguồn cấp cho robot

Dùng nguồn 12v để cấp điện áp vào ,sau đó thông qua khối lọc ,hạ áp dùng
7805 ta lấy ra điện áp 5v ổn định để cung cấp cho các khối còn lại.
3.3.2. Khối cảm biến dò đường
Cảm biến hồng ngoại dò đường là phần không thể thiếu trong điều khiển ộ
trình chạy của robot một cách chính xác .Sơ đồ mạch được lựa chọn là kiểu
thông dụng do đơn giản nhưng để nâng cao khả năng nhận dạng vạch trắng và
phù hợp với việc dùng chung nguồn vi điều khiển +12v ,ta sẽ nâng cao điện áp
cung cấp cho cảm biến ,tăng số led phát sáng trắng.

24


Hình 3.15: Sơ đồ mạch cảm biến dò đường

Điện áp đặt trên các led là 2v ,dòng qua led từ 10 đến 15mA .Ta có thể chọn

điện trở hạn dòng cho led :
Chọn led 270
Ở đây ta dùng một cặp led thu phát hồng ngoại để cảm biến dò đường .Khi
led phát tín hiệu và có tín hiệu phản lại thì led thu sẽ thay đổi điện trở sau đó so
sánh đưa vào vi điều khiển để vi điều khiển xử lý và đưa lệnh điều khiển động
cơ.
3.3.3. Khối động lực
Loại động cơ ta sử dụng là 2 động cơ BLDC -24v,phục vụ điều khiển xe
chạy với các cấp tốc độ khác nhau.

25