Đồ Án Thiết kế, chế tạo robot điều khiển bằng tay

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT 6
1.1. Lịch sử ra đời 6
1.2. Các mô hình robot và ứng dụng của nó 8
1.3. Lựa chọn đề tài và phạm vi nghiên cứu 9
1.4. Tóm tắt đề tài 11
1.4.1. Nhiệm vụ 11
1.4.2. Mục tiêu 13
1.4.3. Yêu cầu thiết kế 13
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHẦN CƠ KHÍ 14
2.1. Robot với bánh xe 14
2 2. Phần động cơ (động cơ điện một chiều) 15
2 3. Bộ khung 16
2.4. Mô hình robot bằng tay 16
CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MOTOR 18
3.1. Giới thiệu hoạt động của motor 18
3.2. Điều khiển đông cơ với cầu H (H-Bridge) 19
3.2.1. Nguyên lý hoạt động của cầu H 19
3.2.2. Relay H-Bridges 20
3.2.3. Cầu H dùng relay kết hợp với FET 21
3.2.4. Cầu H bán dẫn (Semiconductor H-Bridges) 23
3.2 .5. Cầu H tích hợp 24
3.3. Phương pháp điều chế xung PWM điều khiển tốc độ đông cơ 24
CHƯƠNG IV: VI ĐIỀU KHIỂN P89V51RD2 26
4.1. Đặc điểm của P89V51RD2. 26
4.2. Sơ đồ chân và chức năng các chân P89V51RD2. 27
4.3. Cấu trúc bên trong vi điều khiển P89V51RD2. 29
1. Tổ chức bộ nhớ. 29
2. Các thanh ghi chức năng đặc biệt. 31
4.4. Các chức năng chính của P89V51RD2. 32
1. Hoạt động định thời (Timer) P89V51RD2. 32
2. Hoạt động của port nối tiếp. 33
3. Hoạt động của ngắt. 34
4. Hoạt động reset. 34
5. PCA 35
6. Phương pháp điều chế xung điều khiển động cơ 36
4.5. Tóm tắt tập lệnh MCS - 51. 42
1. Chế độ định địa chỉ. 42
2. Thanh ghi địa chỉ 42
3. Địa chỉ trực tiếp 43
4. Địa chỉ gián tiếp 43
5. Địa chỉ tức thời 44
6. Địa chỉ tương đối 44
7. Địa chỉ tuyệt đối 44
8. Địa chỉ dài 45
9. Địa chỉ tham chiếu 45
4.5.2. Các nhóm lệnh họ P89V51RD2 46
1. Nhóm lệnh xử lý số học 46
2. Nhóm lệnh luận lý 47
3. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu 49
4. Nhóm điều khiển 50
5. Các lệnh rẽ nhánh 51
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ 52
5.1. Sơ đồ khối tổng quát 52
5.2. Khối điều khiển bằng tay (MCU) 53
5.3. Khối bàn phím 54
5.4. Khối Motor Drive 55
5.5. Khối hiển thị 56
5.6. Khối nguồn 58
CHƯƠNG VI: CHẾ TẠO MẠCH ĐIỆN TỬ VÀ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH CHO ROBOT 58
6.1. Sơ đồ nguyên lý 58
6.1.1. Sơ đồ nguyên lý phần điều khiển 59
6.1.2. Sơ đồ nguyên lý phần công suất 61
6.2. Thiết kế mạch in 61
6.2.1. Sơ đồ bố trí linh kiện board điều khiển 62
6.2.2. Sơ đồ mạch in lớp Bottom của board điều khiển 63
6.2.3. Sơ đồ mạch in lớp Top Overlay của board điều khiển 64
6.2.4. Sơ đồ bố trí linh kiện board công suất 65
6.2.5. Sơ đồ mạch in lớp TOP của board công suất 66
6.2.6. Sơ đồ mạch in lớp Bottom của board công suất 67
6.3. Thi công mạch in 68
6.4. Phím bấm điều khiển 69
6.5. Chương trình chính cho robot bằng tay 69
1. Lưu đồ thuật toán 70
2. Chương trình giải thuật cho robot bằng tay 71
KẾT LUẬN 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

LỜI NÓI ĐẦU
Vào những năm đầu thế kỷ 20, “robot” là một khái niệm hết sức mới mẻ. Thuật ngữ “robot” xuất hiện đầu tiên trong một vở kịch khi tác giả mô tả về những cỗ máy có khả năng làm việc thay thế con người. Trải qua nhiều giai đoạn phát triển, ngày nay, có lẽ hình ảnh của những chú robot đã trở nên quen thuộc và gần gũi với chúng ta hơn bao giờ hết.
Gọi là “chú robot”, chúng ta dễ liên tưởng đến những “con người được làm bằng máy”. Điều này chỉ đúng ở giai đoạn sơ khai khi khái niệm robot vừa mới ra đời bởi các nhà phát minh hầu như chỉ hướng đến những robot mang dáng dấp con người. Kết quả là họ cho ra đời những chú robot giống người và có thể thực hiện những động tác đơn giản. Điểm hạn chế của những robot này là không được thông minh và cũng không được ứng dụng nhiều. càng về sau, con người càng trở nên thực tế hơn. Họ không đặt nặng vấn đề hình dáng nữa. họ cần những robot có thể thực thi một công việc rõ rệt, một công việc mà con người không thể hoặc khi thực hiện sẽ gặp không ít trở ngại. Chính vì vậy, đa số những robot ngày nay chỉ mang hình dạng một bộ phận nào đó của con người hoặc thậm chí hoàn toàn không giống con người. Cánh tay máy công nghiệp là một ví dụ. ta gọi đây là thế hệ robot thông minh.
Trong cuộc sống của chúng ta, robot có vai trò ngày càng lớn và ngày càng thông minh theo sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Tuy nhiên ở nước ta, do một số hạn chế nhất định về mặt công nghệ cũng như yêu cầu chưa cao, việc nghiên cứu robot chỉ mới bắt đầu khoảng chục năm gần đây. Bằng chứng là chúng ta đã có thêm một số ngành thuộc lĩnh vực cơ điện tử mà trước đây chưa hề có. Trong xu hướng phát triển kỹ thuật hiện nay, là người hoạt động trong lĩnh vực điện tử, những kiến thức cơ bản về robot là hoàn toàn cần thiết. Với suy nghĩ trên, cùng với niềm yêu thích robot, tôi cảm thấy thật thú vị khi thực hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo robot điều khiển bằng tay”. mặc dù phạm vi đề tài rất nhỏ và khiêm tốn, nhưng với tôi, đây là bước khởi đầu quan trọng khi lần đầu tiên bước vào thế giới robot, một thế giới hấp dẫn, đa dạng và đầy thử thách.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Điện tử - Viễn Thông, khoa Công nghệ đã giảng dạy cho chúng em những kiến thức về chuyên môn, định hướng sự hiểu biết cũng như khả năng để chúng em thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Quốc Trung đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này!