Xem mẫu
- CHƯƠNG 11
XÂY DỰNG MÔ HÌNH ROBOT
TỰ HÀNH
Nội dung của chương này bào gồm :
- Sơ đồ khối của Mobile robot
- Nghiên cứu xây dựng khối điện tử:
+ Mạch động lực điều khiển động cơ
+ Thiết kế mạch Vi điều khiển
+ Cảm biến siêu âm
- Xây dựng mô hình cơ khí
5.1. Xây dựng sơ đồ khối hoạt động của robot
Ở đây, ta sử dụng mô hình Mobile robot 3 bánh. Như trong
phần mô phỏng, bài toán đặt ra là làm sao để nó di chuyển theo bề
mặt tường và luôn cách tường một khoảng X đặt trước. Robot
không có bản đồ hay bất cứ thông tin nào về môi trường làm việc,
do đó robot sẽ được điều hướng theo phương pháp phản ứng. Sơ
đồ thuật toán của Mobile robot như hình 5.1. Thực tế, hai thông số
về sai số góc định hướng, khoảng cách so với tường sẽ được đo
bằng hai cảm biến siêu âm SRF05. Khi di chuyển, ban đầu nếu
Mobile robot có hướng đi và vị trí là như yêu cầu (góc θ = 0, X=
Xd) thì nó sẽ được điều khiển tiếp tục đi thẳng và duy trì khoảng
cách tới tường.
- Khi có sai lệch thì nhiệm vụ của bộ điều khiển mờ là đưa ra tín
hiệu điều khiển, điều khiển 2 động cơ theo luật nào đó để nó đưa
robot về quỹ đạo yêu cầu. Không giống như ở mô phỏng, các tín
hiệu đầu ra của FLC là vận tốc góc của mỗi bánh trái và phải, ở
thực tế thì nó lại là các xung điện, điều khiển điện áp đặt lên mỗi
động cơ. Tuy nhiên ở đây, do những hạn chế trong thời gian làm
đề tài, Mobile robot chỉ có các cảm biến ở 1 bên để bám tường mà
lại không có thiết bị để phát hiện vật cản ở phía trước.
Bắt đầu
Bật hai cảm biến siêu âm
Tính ∆ex và ∆et
∆ex=0 đúng
∆et =0
sai
FLC
X=Xđ
= Tđ
Hình 5.1. Sơ đồ thuật toán hoạt động của Mobile robot
- 5.2. Xây dựng khối điều khiển cho Mobile robot
Khối điều khiển Mobile robot sẽ bao gồm khối xử lý tín hiệu
và khối công suất, khối hiển thị. Sơ đồ như hình 5.2.
MẠCH NẠP
THIẾT BỊ HIỂN THỊ
VI ĐIỀU KHIỂN
Nguồn CỔNG I/O A, B,
PIC 18F4331
C, D, E
KHỐI CÔNG
CẢM BIẾN
SUẤT
Hình 5.2. Sơ đồ khối của robot
- 5.2.1. Khối xử lý tín hiệu
a. Vi điều khiển Pic 18F4331
Khối Xử lý của Mobile robot sử dụng vi điều khiển Pic
18F4331. Có thể nói đây là trung tâm của một con robot. Nó có
nhiệm vụ lưu trữ chương trình, xử lý tín hiệu vào/ ra. Pic18F4331
có sơ đồ chân như hình 5.3 .
Hình 5.3.Vi điều khiển Pic18F4331
Hình 5.4. Sơ đồ cấu trúc các chân của PIC18F4331
- PIC18F4331 là vi điều khiển họ 18Fxxxx có tập lệnh có độ dài
là 16bit. Mỗi một chu kì lệnh có thời gian là 200ns. Bộ nhớ
chương trình 8KB, bộ nhớ dữ liệu 256KB. Gồm 5 cổng A, B, C,
D, E, với 36 chân xuất/ nhập dữ liệu . PIC18F4331 hỗ trợ khá tốt
điểu khiển động cơ, nó có tới 8 kênh PWM. Nó có cấu trúc bộ dao
động ngoài linh động, có khả năng hoạt động ở tần số từ 32 KHz
tới 40MHz.
Bảng 5.1. Bảng thông số cơ bản của PIC18F4331
Loại bộ nhớ chương Flash
SRAM 768 bytes
EEPROM 256 bytes
Số chân vào/ra 36
Số kênh ADC 10 bit 9
Capture/Compare/PWM 2 ccp
Số kênh điều xung 8
Timer 8/16 bit 1/3
Điện áp cấp vào 2÷5V
Số PIN 40
- Một số tính năng khác của PIC18F4331
- Bộ nhớ Flash có khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
- Bộ nhớ EEPROM có khả năng ghi dọc là 100000 lần, lưu trữ
trên 40 năm.
Ngôn ngữ lập trình thông dụng cho vi điều khiển có thể là C,
Assembly. Khi lập trình cho PIC bằng ngôn ngữ C, phần mềm
CCS Complie giúp quá trình lập trình trở nên thuận tiện hơn rất
nhiều. CCS Complie với giao diện GUI giúp người sử dụng có thể
khai báo các hàm ban đầu cho PIC một cách trực quan.
Mạch nạp là mạch giao tiếp giữa vi điều khiển với máy tính.
Nó được sử dụng để nạp chương trình vào chip. Có hai loại mạch
nạp thông dụng là loại mạch nạp USB và mạch nạp giao tiếp theo
cổng COM (chuẩn RS232 ).
a/ Mạch nạp PIC qua cổng b/ Mạch nạp PIC qua cổng
COM USB
Hình 5.5. Các loại mạch nạp cho Vi điều khiển
Tương ứng với mạch nạp cổng COM thì sử dụng phần mềm
nạp là Winpic 800, nạp qua cổng USB sẽ dùng phần mềm
PICKIT2. Các phần mềm này sẽ điều khiển quá trình truyền dữ
liệu từ máy tính vào chip.
b.Mạch nguồn cho khối điều khiển
- Để ổn định nguồn cấp cho vi điều khiển khi hoạt động, thì vai
trò của nguồn là hết sức quan trọng. Mạch nguồn phải đảm bảo
cung cấp điện áp và dòng điện ổn định cho chíp và các thiết bị mở
rộng kèm theo như LCD, led, cảm biến. Mạch nguồn có sơ đồ như
hình 5.6.
Vin LM7805 Vout +5V
470 uF
Hình 5.6.Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp sử dụng IC LM7805
Mạch ổn áp sử dụng IC LM7805 giúp cho đầu vào chíp luôn ở
ngưỡng ~ 5V.
c. Các thiết bị hiển thị
Các thiết bị hiển thị bao gồm led 7 thanh 7x4, màn hình LCD,
nó sẽ có vai trò hiển thị các thông số của robot theo ý muốn, giúp
cho dễ quan sát quá trình điều khiển.
a/ Led 7 thanh loại 7x4 b/ Màn hình LCD 2x16
Hình 5.7.Các thiết bị hiển thị
a. Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển
- Hình 5.8.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
nguon tai.lieu . vn
