THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT DÒ LINE (LINE FOLLOWING ROBOT) (Phạm Hoàng Duy)



Thiết kế và chế tạo xe dò line di chuyển tốc độ cao, với một số yêu cầu :

Tốc độ di chuyển tối thiểu: 0.2 m/s

Robot mang vật nặng có khối lượng 2kg.

Đường kính bánh xe: d ≤ 200 mm.

Số lượng bánh xe: tùy chọn

Kích thước tối đa: 300mm x 220mm x 300mm

Màu sắc đường line: đen.

Màu nền: Trắng.

Bề rộng đường line: 26mm.

Bề mặt địa hình hình di chuyển:

phẳng. Sa bàn hệ thống line:




NỘI DUNG:



DANH SÁCH HÌNH ẢNH...............................................................................................................iii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU..............................................................................................................v
MỤC TIÊU THIẾT KẾ.....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN............................................................................................................2
1.1. Giới thiệu chung....................................................................................................................2
1.2. Cấu trúc cơ bản của các xe dị line thơng dụng.....................................................................2

1.2.1. Phần cơ khí.....................................................................................................................2
1.2.2. Cấu trúc cơ bản của xe dò line....................................................................................... 9
1.2.3. Cảm biến :...................................................................................................................... 9
1.2.4. Cấu trúc điều khiển :.................................................................................................... 13
1.2.5. Giải thuật điều khiển :..................................................................................................14
1.3. Đặt đầu bài :........................................................................................................................ 14
CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.....................................................................................16
2.1. Sơ đồ nguyên lý :.................................................................................................................16
2.2. Cảm biến :........................................................................................................................... 16
2.3. Cấu trúc điều khiển :........................................................................................................... 17
2.4. Bộ điều khiển :.................................................................................................................... 17
2.5. Phương án thiết kế :.............................................................................................................17
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ CƠ KHÍ...............................................................................................18
3.1. Lựa chọn bánh xe................................................................................................................18
3.1.1. Lựa chọn bánh chủ động :............................................................................................18
3.1.2. Lựa chọn bánh bị động :...............................................................................................18
3.2. Tính tốn chọn động cơ.......................................................................................................19
3.3. Tính tốn ổn định cho xe di chuyển trên bán kính cong :...................................................20
3.4. Tính tốn dung sai độ đồng trục hai động cơ và các dung sai khác :.................................21
3.4.1. Dung sai theo phương ngang:...................................................................................... 22
3.4.2. Dung sai phương dọc:.................................................................................................. 23
3.4.3. Lỗ định vị đồ gá:.......................................................................................................... 24
3.4.4. Đảm bảo đồng trục khi lắp đặt:....................................................................................25
3.5. Thiết kế các bộ phận cơ khí :.............................................................................................. 
3.6. Hình ảnh mơ hình 3D xe dị line :....................................................................................... 26
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN.............................................................................28
4.1. Sơ đồ khồi hệ thống điện.....................................................................................................28
4.2. Lựa chọn vi điều khiển........................................................................................................28
4.3. Thiết kế cảm biến................................................................................................................29
4.3.1. Lựa chọn cảm biến.......................................................................................................29
4.3.2. Tính tốn giá trị điện trở...............................................................................................30
4.3.3. Cách bố trí cảm biến :.................................................................................................. 31
4.3.4. Chọn khoảng cách giữa cảm biến và sàn :................................................................... 32
4.3.5. Chọn khoảng cách giữa 2 led :.....................................................................................33
4.3.6. Tuyến tính hóa cảm biến :............................................................................................ 35
4.3.7. Thiết kế mạch cảm biến :............................................................................................. 37
4.4. Nguồn điện.......................................................................................................................... 38
4.5. Mạch nguồn:........................................................................................................................39
4.6. Mạch driver động cơ........................................................................................................... 40
4.7. Giải thuật PID cho động cơ:................................................................................................42
4.7.1. Động cơ trái..................................................................................................................42
4.7.2. Động cơ phải................................................................................................................ 50
4.8. Thiết kế board mạch tổng kết nối các thiết bị..................................................................... 56
4.8.1. Thiết kế board mạch nguồn..........................................................................................56
4.8.2. Thiết kế board mạch ra chân cho STM32F4................................................................57
CHƯƠNG 5 : MƠ HÌNH HĨA......................................................................................................59
5.1. Mơ hình động học............................................................................................................... 59
5.2. Thiết kế luật điều khiển.......................................................................................................60
5.3. Thiết kế giải thuật điều khiển cho robot..............................................................................63
5.4. Mơ phỏng robot dị line.......................................................................................................64
CHƯƠNG 6 : THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ........................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO.






Thiết kế và chế tạo xe dò line di chuyển tốc độ cao, với một số yêu cầu :

Tốc độ di chuyển tối thiểu: 0.2 m/s

Robot mang vật nặng có khối lượng 2kg.

Đường kính bánh xe: d ≤ 200 mm.

Số lượng bánh xe: tùy chọn

Kích thước tối đa: 300mm x 220mm x 300mm

Màu sắc đường line: đen.

Màu nền: Trắng.

Bề rộng đường line: 26mm.

Bề mặt địa hình hình di chuyển:

phẳng. Sa bàn hệ thống line:




NỘI DUNG:



DANH SÁCH HÌNH ẢNH...............................................................................................................iii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU..............................................................................................................v
MỤC TIÊU THIẾT KẾ.....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN............................................................................................................2
1.1. Giới thiệu chung....................................................................................................................2
1.2. Cấu trúc cơ bản của các xe dị line thơng dụng.....................................................................2

1.2.1. Phần cơ khí.....................................................................................................................2
1.2.2. Cấu trúc cơ bản của xe dò line....................................................................................... 9
1.2.3. Cảm biến :...................................................................................................................... 9
1.2.4. Cấu trúc điều khiển :.................................................................................................... 13
1.2.5. Giải thuật điều khiển :..................................................................................................14
1.3. Đặt đầu bài :........................................................................................................................ 14
CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.....................................................................................16
2.1. Sơ đồ nguyên lý :.................................................................................................................16
2.2. Cảm biến :........................................................................................................................... 16
2.3. Cấu trúc điều khiển :........................................................................................................... 17
2.4. Bộ điều khiển :.................................................................................................................... 17
2.5. Phương án thiết kế :.............................................................................................................17
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ CƠ KHÍ...............................................................................................18
3.1. Lựa chọn bánh xe................................................................................................................18
3.1.1. Lựa chọn bánh chủ động :............................................................................................18
3.1.2. Lựa chọn bánh bị động :...............................................................................................18
3.2. Tính tốn chọn động cơ.......................................................................................................19
3.3. Tính tốn ổn định cho xe di chuyển trên bán kính cong :...................................................20
3.4. Tính tốn dung sai độ đồng trục hai động cơ và các dung sai khác :.................................21
3.4.1. Dung sai theo phương ngang:...................................................................................... 22
3.4.2. Dung sai phương dọc:.................................................................................................. 23
3.4.3. Lỗ định vị đồ gá:.......................................................................................................... 24
3.4.4. Đảm bảo đồng trục khi lắp đặt:....................................................................................25
3.5. Thiết kế các bộ phận cơ khí :.............................................................................................. 
3.6. Hình ảnh mơ hình 3D xe dị line :....................................................................................... 26
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN.............................................................................28
4.1. Sơ đồ khồi hệ thống điện.....................................................................................................28
4.2. Lựa chọn vi điều khiển........................................................................................................28
4.3. Thiết kế cảm biến................................................................................................................29
4.3.1. Lựa chọn cảm biến.......................................................................................................29
4.3.2. Tính tốn giá trị điện trở...............................................................................................30
4.3.3. Cách bố trí cảm biến :.................................................................................................. 31
4.3.4. Chọn khoảng cách giữa cảm biến và sàn :................................................................... 32
4.3.5. Chọn khoảng cách giữa 2 led :.....................................................................................33
4.3.6. Tuyến tính hóa cảm biến :............................................................................................ 35
4.3.7. Thiết kế mạch cảm biến :............................................................................................. 37
4.4. Nguồn điện.......................................................................................................................... 38
4.5. Mạch nguồn:........................................................................................................................39
4.6. Mạch driver động cơ........................................................................................................... 40
4.7. Giải thuật PID cho động cơ:................................................................................................42
4.7.1. Động cơ trái..................................................................................................................42
4.7.2. Động cơ phải................................................................................................................ 50
4.8. Thiết kế board mạch tổng kết nối các thiết bị..................................................................... 56
4.8.1. Thiết kế board mạch nguồn..........................................................................................56
4.8.2. Thiết kế board mạch ra chân cho STM32F4................................................................57
CHƯƠNG 5 : MƠ HÌNH HĨA......................................................................................................59
5.1. Mơ hình động học............................................................................................................... 59
5.2. Thiết kế luật điều khiển.......................................................................................................60
5.3. Thiết kế giải thuật điều khiển cho robot..............................................................................63
5.4. Mơ phỏng robot dị line.......................................................................................................64
CHƯƠNG 6 : THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ........................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO.




M_tả
M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: