NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ROBOT TỰ ĐỘNG VÙNG 2 THAM GIA CUỘC THI SÁNG TẠO ROBOCON VIỆT NAM NĂM 2011

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 6 Phần I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 11 A.Mục tiêu của đề tài. 11 B. Chủ đề và luật thi của Robocon 2011. 11 I. CHỦ ĐỀ CỦA CUỘC THI “LOY KRATHONG, TÌNH BẠN THẮP SÁNG NIỀM VUI”. 12 1.Ý tưởng. 12 2.Lịch sử của Loy Krathong. 12 3.Tầm quan trọng của an toàn trong cuộc chơi. 13 4.Các cuộc thi trong nước và vùng lãnh thổ. 14 II. LUẬT THI. 14 1.Tóm tắt cuộc thi. 14 2. Sân thi đấu: cấu trúc và các thông số kỹ thuật: 15 3. Thông số kỹ thuật của Krathong và các dụng cụ thi khác. 20 4. Cách thức thi đấu: 26 5. Nhiệm vụ thi đấu và nội quy chung. 27 6. Khởi động lại robot: 28 7. Quyết định đội chiến thắng. 30 8. Những lưu ý trong thiết kế và điều khiển. 31 9. Vi phạm. 32 10. Truất quyền thi đấu. 33 11. Quy định về an toàn của robot. 34 12. Đội. 34 13. Những vấn đề khác. 34 Phần II. Ý TƯỞNG VÀ PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO ROBOT 35 A. Phương án về mảng cơ khí: 35 1.1.Nhiệm vụ của robot tự động vùng 2: 35 1.2. Phương án thiết kế kết cấu cơ khí. 35 B. Phương án lập trình điều khiển cho robot. 36 I. Lựa chọn chíp điều khiển 89V51RD2. 36 2.1. Giới thiệu chung về vi điều khiển P89V51RD2. 36 2.2. Tóm tắt đặc điểm P89V51RD2 . 36 2.3. Sơ đồ chân P89V51RD2. 37 2.4. Sơ lược chức năng các chân của P89V51RD2 38 2.5. Cấu trúc bên trong vi điều khiển và tập lệnh của vi điều khiển P89V51RD2. 39 II. Một số giải thuật phương án lập trình. 39 C. Phương án về thiết kế và chế tạo mạch điện điều khiển robot. 40 I. Mạch nguồn: 40 II. Kết nối Vi điều khiển với các khối: 40 III. Mạch động lực: 41 PHẦN III: NỘI DUNG THỰC HIỆN 42 A. Thiết kế chế cơ khí. 42 1.1. Giải pháp phần đế của Robot. 42 1.1.1. Kích thước. 42 1.1.2.Vật liệu sử dụng làm đế: 46 1.1.3.Bánh xe. 47 1.2. Giải pháp cho cơ cấu nâng hạ. 48 1.2.1. Sử dụng cơ cấu nâng hạ bằng ròng rọc kết hợp với tang trống gắn trên trục động cơ. 48 1.2.2. Xích sử dụng cho cơ cấu nâng hạ 49 1.2.3. Động cơ kéo sử dụng cho cơ cấu nâng hạ. 49 1.3. Giải pháp cho cơ cấu trượt cánh tay. 50 1.3.1. Sử dụng cơ cấu trượt tay bằng ròng rọc. 50 1.3.2. Cáp sử dụng cho cơ cấu trượt tay. 50 1.3.3. Động cơ kéo sử dụng cho cơ cấu trượt tay. 51 1.4. Động cơ bánh. 52 B. Thiết kế mạch điện tử. 54 I. Các khối cơ bản. 54 1.1. Khối nguồn: 54 1.2. Khối Vi điều khiển. 56 1.3. Khối lựa chọn chương trình. 57 1.4. Khối cảm biến. 59 1.4.1. Cảm biến hành trình. 59 1.4.2. Cảm biến dò đường. 61 1.5. Công suất. 65 C. Lập trình cho Robot. 72 I. Phân tích chủ đề và luật chơi robocon 2011 và tìm ý tưởng lập trình. 72 1.1. Các vấn đề chính: 72 1.2. Ý tưởng và hướng giải quyết vấn đề: 72 II. Lập giải thuật và lưu đồ thuật toán điều khiển robot tự động. 73 1.1. Giải thuật chung. 73 1.2. Giải thuật dò đường. 74 1.3. Giải thuật đếm và kiểm tra vạch ngang. 76 1.4. Giải thuật cua trái, cua phải. 79 1.5. Giải thuật nâng, hạ tay quà. 80 1.6. Giải thuật trượt, kéo cánh tay. 81 III. CHƯƠNG TRÌNH. 82 PHẦN IV: KẾT LUẬN 103 Tài liệu tham khảo 104 Ý KIẾN ĐÓNG GÓP 105 DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT: Tên viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt ISP In – Systttoi Prpgramming IAP In – Application Programable SPI Serial Peripheral Interface UART Universal Asynchronous Reciever Transmitter PWM Pulse With Modulator TTL Transitor Transitor Logic CMOS Compltoientary Mosfet RST Reset EA Eternal Acess ALE Adress Lacth Enable VĐK Vi điều khiển LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội loài người, các ngành khoa học kỹ thuật không ngừng đi đến những thành công mới. Nhiều công trình khoa học, những phát minh của các nhà khoa học đã đi vào cuộc sống, phục vụ lợi ích của con người. Với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, máy móc đã dần thay thế cho sức lao động của con người. Đặc biệt những thập niên gần đây với sự xuất hiện và phát triển nhanh chóng của công nghệ robot, những dây chuyền tự động chủ yếu thực hiện bằng hệ thống cánh tay robot linh hoạt. Robot được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, thay thế cho các hoạt động của con người trong các môi trường độc hại, nguy hiểm như thám hiểm. Robot không những được sử dụng nhằm mục đích tăng năng suất lao động mà dần đi vào đời sống sinh hoạt của chúng ta. Ban đầu từ con robot lau sàn, những chú chó trông nhà,… mục đích của chúng ta là tạo ra những con robot ngày càng trở nên thân thiện hơn nữa với con người. Với chủ đề của cuộc thi “ LOY KRATHONG, TÌNH BẠN THẮP SÁNG NIỀM VUI” , nước chủ nhà THÁI LAN đã ra đề thi: “LOY KRATHONG, TÌNH BẠN THẮP SÁNG NIỀM VUI” cho tất cả những học sinh, sinh viên trong khu vực yêu thích khoa học thoả sức sáng tạo. Với hi vọng từ những ý tưởng sáng tạo đó sẽ phát triển thành những con robot được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Đây là một sân chơi bổ ích mà Hội liên hiệp phát thanh, truyền hình Châu Á Thái Bình Dương (ABU) tổ chức hàng năm thu hút rất nhiều sinh viên trong khu vực tham gia. Ngay từ khi còn học phổ thông, robot là đề tài rất lôi cuốn nhiều học sinh. Nay, khi chúng tôi đã là những sinh viên trong ngành kỹ thuật, chế tạo robot trở nên vô cùng hấp dẫn. Vì vậy cuộc thi sáng tạo robocon hàng năm là nơi chúng tôi thoả sức thể hiện niềm đam mê khoa học, óc sáng tạo, khả năng vận dụng những kiến thức đã lĩnh hội vào thực tiễn. Được sự quan tâm, tạo điều kiện của lãnh đạo nhà trường, Ban tổ chức Robocon 2011 và Thầy hướng dẫn, nhóm chúng tôi đã được lấy đề tài này làm đề tài tốt nghiệp. Dưới đây là kết quả của quá trình tham gia chế tạo robocon. Nội dung cô đọng nhất sẽ được trình bày trong báo cáo này với các phần chính sau: Phần I: Giới thiệu về đề tài và luật thi Robocon năm 2011. Phần II: Trình bày những ý tưởng và phương án thiết kế robot. Phần III: Nội dung chính thực hiện. Phần IV: Kết luận.