Luận Văn Robot Tự Hành

Thiết kế robot là lĩnh vực hấp dẫn, thu hút nhiều đối tượng tham gia. Robocon
là viết tắt của Robot Contest, chỉ những loại robot chuyên làm một số công việc
nhất định như đá bóng, leo trèo, gắp đồ vật Mỗi năm có một chủ đề khác nhau, vì
vậy robot ở từng năm cũng khác nhau, có thiết kế và chức năng khác nhau tùy theo
chủ đề.
Để thiết kế được một con robot, ta cần rất nhiều kiến thức về vật lý, hóa học,
điện, điện tử và cả mỹ thuật, hội họa Vì vậy, robocon thực sự là một cuộc chơi của
trí tuệ tổng hợp, có khả năng kích thích ý tưởng sáng tạo của những người tham gia.
Chủ đề của cuộc thi lần này là “Lửa thiêng rực sáng Trường Thành”. Luật
chơi yêu cầu người chơi thiết kế 2 loại robot: loại robot tự động và robot điều khiển
bởi con người (gọi là robot “bằng tay”). Trên sân chơi có bố trí các cột tháp cao 1,2m
tới 1,5m và các đài lửa cao 10cm, đường kính 60cm. Các robot tự động phải tìm
cách đi từ nơi xuất phát đến các cột tháp và bỏ các quả bóng nhiên liệu (được chứa
sẵn trên mình) vào các ngọn tháp. Các robot bằng tay thì phải tự đi lấy bóng và thả
vào các đài lửa qua một đường dốc. Hai đội sẽ thi đấu với nhau trên cùng một sân
đấu trong thời gian 3 phút, đội nào ghi nhiều điểm hơn sẽ chiến thắng. (Chi tiết về
luật chơi xin tham khảo ở: http://www.vtv.org.vn/robocon)
Rất nhiều những ý tưởng sáng tạo đã phát sinh và được ứng dụng trong quá
trình chế tạo robot, nhưng do khuôn khổ hạn hẹp của bài báo cáo này nên không
được nói hết ở đây. Bạn đọc có thể tham khảo thêm ở địa chỉ web site:
http://staff.agu.edu.vn/pmtan, trong phân phục “Nghiên cứu khoa học”.
Robocon 2005
Trung tâm Tin học Trang 5
TÓM TẮT NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài này nghiên cứu, thiết kế 2 loại robot theo yêu cầu thiết kế của cuộc thi
“Thiết kế Robot – Robocon 2005” do đài truyền hình Việt Nam phát động.
Việc nghiên cứu, thiết kế và thi công được trình bày trong ba phần sau:
Phần A mô tả cách thiết kế robot tự động (không có sự điều khiển trực tiếp của
con người từ bên ngoài). Các công đoạn thiết kế bao gồm: thiết kế phần cơ khí,
phần điện – điện tử, lập trình điều khiển và trang trí.
Phần B mô tả cách thiết kế robot “bằng tay” (cần có sự điều khiển của con
người, hoạt động theo sự điều khiển của con người). Các công đoạn thiết kế cũng
bao gồm: thiết kế phần cơ khí, phần điện – điện tử, lập trình điều khiển và trang trí
robot.
Phần C trình bày kết quả thực hiện đề tài: chúng tôi đã thiết kế được 3 con
robot: 2 con “tự động” và 1 con “bằng tay”. Đội robocon đã bước lên sàn đấu
Robocon khu vực phía Nam với hơn 80 đội đến từ các trường Đại học, Cao đẳng và
Trung học chuyên nghiệp khác.
Phần D trình bày những khả năng ứng dụng từ những ý tưởng và thiết kế có
được của đề tài.
Robocon 2005
Trung tâm Tin học Trang 6
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN 3
LỜI MỞ ĐẦU 4
TÓM TẮT NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI .5
MỤC LỤC 6
DANH MỤC HÌNH ẢNH 7
DANH MỤC CHÚ THÍCH .7
DANH MỤC BẢNG BIỂU 7
PHẦN A THIẾT KẾ ROBOT TỰ ĐỘNG .8
I. MÔ TẢ TỔNG QUÁT .8
II. THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ .9
1. Phần khung sàn .9
2. Cơ cấu cánh tay .9
3. Cột chứa bóng và cơ cấu đẩy bóng .11
III. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN, ĐIỆN TỬ 12
1. Bộ nguồn ổn áp có bảo vệ quá tải .12
2. Module công suất điều khiển động cơ 12
3. Nhận diện vạch dẫn đường .14
4. Board mạch chủ 15
IV. THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 17
1. Lưu đồ giải thuật tổng quát .17
2. Phương pháp điều biến độ rộng xung .18
3. Bộ thông dịch cho phép thay đổi chiến thuật nhanh chóng, dễ dàng 19
4. Chương trình điều khiển .20
PHẦN B THIẾT KẾ ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY 21
V. MÔ TẢ TỔNG QUÁT .21
VI. THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ .22
1. Phần khung sàn .22
2. Cơ cấu lấy bóng vào và đẩy bóng ra .23
VII. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN, ĐIỆN TỬ 23
1. Bộ nguồn ổn áp có bảo vệ quá tải .23
2. Module công suất điều khiển động cơ 24
3. Module giao tiếp với GamePad 25
4. Board mạch chủ 26
VIII. THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 27
1. Lưu đồ giải thuật tổng quát .27
2. Chương trình điều khiển .28
PHẦN C KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI .29
PHẦN D NHỮNG KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 30
PHỤ LỤC 1 DATASHEET CỦA MỘT SỐ LINH KIỆN CHỦ YẾU .31
PHỤ LỤC 2 SƠ ĐỒ MẠCH THIẾT KẾ 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .48