Nghiên cứu và xây dựng Robot di động bám tường - Tailieu123.org

Lôøi caûm ôn ..........................................................................................................................................................

Muïc luïc...............................................................................................................................................................i

Danh muïc caùc hình veõ ...............................................................................................................................iii

Danh muïc caùc baûng.....................................................................................................................................iii

Toùm taét ñeà taøi................................................................................................................................................iv

Abstract.............................................................................................................................................................v

1 Toång quan vaø ñaët vaán ñeà .......................................................................................................................1

1.1 Giôùi thieäu chung veà robot........................................................................................1

1.2 Toång quan veà caùc baøi toaùn cuûa robot di ñoäng [5] ......................................................4

1.3 Baøi toaùn di chuyeån theo töôøng vaø caùc nghieân cöùu lieân quan ......................................5

1.3.1 Giôùi thieäu baøi toaùn ........................................................................................6

1.3.2 Moâ hình toaùn hoïc..........................................................................................6

1.3.3 Muïc tieâu ñieàu khieån......................................................................................8

1.4 Phöông phaùp giaûi quyeát vaán ñeà................................................................................8

2 Toùm taét thuaät toaùn ñieàu khieån............................................................................................................9

2.1 Moâ hình boä ñieàu khieån ............................................................................................9

2.2 Ñaëc tính boä ñieàu khieån (theo keát quaû chöùng minh vaø moâ phoûng) ...............................9

3 Thieát keá vaø thöïc hieän phaàn cöùng....................................................................................................10

3.1 Kieán truùc robot .....................................................................................................10

3.2 Vi ñieàu khieån PIC 16F877[13]...............................................................................11

3.3 Thieát keá khung giao tieáp I2C .................................................................................13

3.3.1 Lyù do söû duïng giao tieáp I2C.........................................................................13

3.3.2 Khung giao tieáp I2C trong robot...................................................................13

3.4 Thieát keá ñeá di chuyeån vaø boä ñieàu khieån ñoäng cô....................................................14

3.4.1 Thieát keá ñeá di chuyeån .................................................................................14

3.4.2 Boä ñieàu khieån PID [15] ...............................................................................14

3.5 Thieát keá caûm bieán.................................................................................................16

3.5.1 Moâ hình toaùn hoïc cuûa caûm bieán ...................................................................16

3.5.2 Thöïc hieän caûm bieán ....................................................................................17

3.6 Thieát keá caùc maïch ñieän töû .....................................................................................19

3.6.1 Maïch module master...................................................................................19

3.6.2 Maïch module slave.....................................................................................20

4 Thöïc hieän boä ñieàu khieån vaø kieåm chöùng giaûi thuaät............................................................... 22

4.1 Sô ñoà giaûi thuaät chöông trình .................................................................................22

4.1.1 Giaûi thuaät cho master module ......................................................................23

4.1.2 Giaûi thuaät cho slave module ........................................................................24

4.2 Tieán haønh thí nghieäm............................................................................................25

4.3 So saùnh caùc keát quaû moâ phoûng vaø thí nghieäm .........................................................26

4.3.1 So saùnh keát quaû moâ phoûng baèng Matlab vôùi keát quaû thí nghieäm ....................26

4.3.2 Caùc nhaän xeùt boå sung..................................................................................28

5 Keát luaän......................................................................................................................................................33

5.1 Ñoä thích hôïp cuûa giaûi thuaät....................................................................................33

5.2 Nhöõng haïn cheá cuûa ñeà taøi......................................................................................33

5.2.1 Veà vieäc cheá taïo phaàn cöùng ..........................................................................33

5.2.2 Nhöõng hieän töôïng aûnh höôûng ñeán keát quaû vaø caùch khaéc phuïc........................33

5.3 Höôùng nghieân cöùu tieáp..........................................................................................34

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO......................................................................................................................35

PHUÏ LUÏC A .................................................................................................................................................37

PHUÏ LUÏC B..................................................................................................................................................39

iii

Danh muïc caùc hình veõ

Hình 1.1 Moät soá hình aûnh veà robot vaø caùc öùng duïng................................................4

Hình 1.2 Moâ hình baøi toaùn robot di ñoäng baùm töôøng................................................7

Hình 3.1 Sô ñoà khoái cuûa all-following mobile robot...............................................11

Hình 3.2 Sô ñoà chaân PIC 16F877............................................................................12

Hình 3.3 Moâ hình ñeá di chuyeån laät ngöôïc...............................................................14

Hình 3.4 Boä ñieàu khieån PID vaän toác theo moâ hình song song................................14

Hình 3.5 Ñaùp öùng cuûa boä ñieàu khieån PID vôùi kp=8, ki=1, kd=1.............................15

Hình 3.6 Ñaùp öùng cuûa boä ñieàu khieån PID vôùi kp=8.2, ki=1, kd=0.8.......................16

Hình 3.7 Moâ hình toaùn hoïc cuûa caûm bieán...............................................................17

Hình 3.8 Phaàn ñeäm tín hieäu töø encoder vaøo vi ñieàu khieån ôû module master..........18

Hình 3.9 Hình chuïp module caûm bieán.....................................................................18

Hình 3.10 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maïch module master.............................................19

Hình 3.11 Hình chuïp module master.......................................................................20

Hình 3.12 Sô ñoà nguyeân lyù khoái xöû lyù chính cuûa module slave..............................20

Hình 3.13 Sô ñoà nguyeân lyù khoái khueách ñaïi coâng suaát cuûa module slave..............21

Hình 3.14 Hình chuïp module slave.........................................................................21

Hình 4.1 Löu ñoà giaûi thuaät cuûa master module.......................................................23

Hình 4.2 Löu ñoà giaûi thuaät cuûa slave module..........................................................24

Hình 4.3 Moâ hình thí nghieäm...................................................................................26

Hình 4.4 So saùnh ñoà thò cuûa vaän toác robot...............................................................27

Hình 4.5 So saùnh ñoà thò cuûa sai soá khoaûng caùch.....................................................27

Hình 4.6 So saùnh ñoà thò cuûa sai soá goùc....................................................................28

Hình 4.7 Giaù trò cuûa caûm bieán.................................................................................29

Hình 4.8 Giaù trò vaän toác goùc cuûa robot vaø vaän toác goùc (öôùc löôïng) cuûa töôøng.......29

Hình 4.9 Bieán ñoåi cuûa caùc sai leäch trong quaù trình hoaït ñoäng................................30

Hình 4.10 Giaù trò vaän toác ra leänh cho 2 baùnh xe.....................................................30

Hình 4.11 So saùnh caùc ñoà thò e1 vaø e2 cuûa hai thí nghieäm.......................................32

Danh muïc caùc baûng

Baûng 1.1 Toùm taét lòch söû phaùt trieån cuûa coâng ngheä robot.........................................2

Baûng 4.1 Thoâng soá thí nghieäm................................................................................26

Baûng 4.2 Thoâng soá cuûa 2 thí nghieäm (TN) duøng ñeå so saùnh...................................31

Baûng 5.1 Caùc hieän töôïng aûnh höôûng ñeán keát quaû vaø caùch khaéc phuïc....................33

Toùm taét ñeà taøi

Trong thôøi ñaïi coâng nghieäp ngaøy nay, Robot ngaøy caøng ñöôïc söû duïng phoå

bieán trong saûn xuaát cuõng nhö trong cuoäc soáng cuûa con ngöôøi. Robot ñaõ coù moät vò trí

quan troïng khoù coù theå thay theá ñöôïc, noù giuùp con ngöôøi ñeå laøm vieäc trong caùc ñieàu

kieän nguy hieåm, khoù khaên. Ngoaøi ra, Robot coøn ñöôïc duøng vaøo caùc lónh vöïc thaùm

hieåm khoâng gian, quaân söï, giaûi trí… Lónh vöïc Robot di ñoäng ñang ngaøy caøng chieám

ñöôïc söï quan taâm cuûa caùc nhaø nghieân cöùu vaø xaõ hoäi. Töø tình hình thöïc teá ñoù, vieäc

xaây döïng caùc chöông trình hoaït ñoäng cho caùc Robot laø ñieàu thieát yeáu ñaëc bieät ñoái

vôùi caùc Robot di ñoäng. Baøi toaùn Robot di ñoäng baùm töôøng (wall-following problem)

laø moät trong caùc baøi toaùn thöôøng gaëp cuûa Robot kieåu phaûn xaï (reactive paradigm),

noù ñaõ ñöôïc giaûi baèng nhieàu caùch khaùc nhau. Trong ñeà taøi "Robot di ñoäng theo daáu

töôøng", baøi toaùn Robot di ñoäng baùm töôøng ñöôïc giaûi quyeát baèng moät boä ñieàu khieån

hoài tieáp ñaày ñuû traïng thaùi maø keát quaû ñaõ ñöôïc chöùng minh baèng moâ phoûng. Moät

caûm bieán tieáp xuùc duøng caùc encoder ñöôïc taïo ra ñeå söû duïng cho robot. Moâ hình

robot ñöôïc cheá taïo ñeå tieán haønh thí nghieäm nhaèm kieåm chöùng giaûi thuaät cuûa boä

ñieàu khieån. Keát quaû thí nghieäm laø caên cöù ñeå phaùt trieån boä ñieàu khieån daønh cho baøi

toaùn wall-following trong caùc Robot sau naøy.

LÝ THUYẾT TOÁN

Kinh doanh - tiếp thị

Quản trị, internet, marketing

Giáo dục đào tạo

Các tài liệu, đề thi liên quan đến các môn học của học sinh và bài giảng của giáo viên

Công nghệ thông tin

Tài liệu lĩnh vực công nghệ thông tin

Học tiếng Anh

Các tài liệu liên quan đến học tiếng Anh