Đang tải... (xem toàn văn)
XE tự HÀNH có THỂ TRÁNH vật cản ........................................... XE tự HÀNH có THỂ TRÁNH vật cản ........................................... XE tự HÀNH có THỂ TRÁNH vật cản ........................................... XE tự HÀNH có THỂ TRÁNH vật cản ........................................... XE tự HÀNH có THỂ TRÁNH vật cản ...........................................
XE TỰ HÀNH CÓ THỂ TRÁNH VẬT CẢN MỤC LỤ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .VI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VII CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG LÝ THUYẾT LIÊN QUAN .2 2.1 ARDUINO UNO 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Sơ đồ chân 2.2 CẢM BIẾN SIÊU ÂM 2.2.1 Cấu tạo .4 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 2.3 MẠCH CẦU H 2.3.1 Nguyên lý hoạt động CHƯƠNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG .7 3.1.1 Khối nguồn 3.1.2 Khối cảm biến 3.1.3 Khối vi điều khiển .7 3.1.4 Khối động .7 3.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƯƠNG MÔ PHỎNG, THI CÔNG MẠCH VÀ KẾT LUẬN 4.1 SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG 4.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 10 4.3 THIẾT KẾ MẠCH IN 11 4.4 KẾT LUẬN .13 4.5 ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 PHỤ LỤC A 15 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ board Arduino Uno[2] Hình 2.2: Sơ đồ chân ATmega328[3] .3 Hình 2.3: Cảm biến siêu âm[1] Hình 2.4: Mạch cầu H[4] Hình 2.5: Module điều khiển động DC L298[4] Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật .8 Hình 4.1: Sơ đồ mạch mơ Hình 4.2: Mạch in 11 Hình 4.3: Mơ hình thực tế .12 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật Arduino Uno .2 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT I/O: Input/Output PWM: Pulse Width Modulation DC: Direct Current SRAM: Static Random Access Memory EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory KB: Kilo Bytes ĐỒ ÁN Trang 1/15 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Robot tự hành lĩnh vực thú vị phát triển nhanh Các ứng dụng robot gia tăng với tiến công nghệ Khái niệm Robot tự hành phát triển nhanh chóng số lượng, robot tự hành phức tạp chúng gia tăng với ứng dụng khác Có nhiều loại kỹ thuật điều khiển robot tự hành quy hoạch đường đi, tự định vị đồ… Robot có khả tránh vật cản loại robot tự động hành để tránh va chạm với trở ngại bất ngờ Một số công nghệ xe tự hành số hãng danh tiếng tồn cầu kể đến: +Hãng xe điện Tesla: Với dòng xe Model S +Hãng Volvo: Xe tự hành tích hợp thêm cơng nghệ định vị dựa điện tốn đám mây +Hãng Aero Mobil: Với sản phẩm xe thông minh xe khơng tự lái mà có khả bay phát triển dựa phiên concept vào năm 1990 Trong đồ án này, xe tự hành tránh vật cản thiết kế Đây xe điều khiển dựa Arduino sử dụng cảm biến dò tìm phạm vi siêu âm để tránh va chạm Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 2/15 CHƯƠNG LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 1.1 Arduino Uno 1.1.1 Giới thiệu Arduino Uno bảng mạch điều khiển dựa vi điều khiển ATmega 328p gồm: 14 chân digital I/O, chân (input) analog, thạch anh 16Mhz Một số thông số kỹ thuật sau: Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật Arduino Uno Chip Điện áp nguồn Atmega328p 5V Số chân Digital I/O 14 (có chân điều chế độ rộng xung PWM) Số chân Analog (Input ) DC Current per I/O Pin 40 mA Flash Memory 32KB (ATmega328) SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) 1.1.2 Sơ đồ chân Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 3/15 Hình 2.1: Sơ đồ board Arduino Uno[2] Hình 2.2: Sơ đồ chân ATmega328[3] Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 4/15 1.2 Cảm biến siêu âm 1.1.3 Cấu tạo Cảm biến siêu âm module để xác định khoảng cách, sử dụng sóng siêu âm đo khoảng cách vùng hoạt động từ 2cm đến 400cm Cảm biến HC-SR04 có bốn chân: +Vcc: +5V +GND: 0V +Trigger: OUTPUT , chân phát tín hiệu từ cảm biến +Echo: INPUT, chân nhận lại tín hiệu phản xạ lại từ vật cản 1.1.4 Nguyên lý hoạt động Đầu tiên chân Trigger phát xung phát xung (10us) Sau cảm biến siêu âm tạo xung cao chân Echo để đo khoảng thời gian xung cao nhận sóng phản xạ chân bắt đầu tính khoảng cách từ cảm biến đến vật cản Khoảng cách tính sau: Khoảng cách = (V*T)/2 V: vận tốc sóng âm (344 m/s) T: khoảng thời gian xung lên cao nhận tín hiệu hồi tiếp Echo Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 5/15 Hình 2.3: Cảm biến siêu âm[1] 1.3 Mạch cầu H 1.1.5 Nguyên lý hoạt động Hình 2.4: Mạch cầu H[4] Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 6/15 Giả sử A B nối với cực dương cực âm động ta có trường hợp xảy sau đây: +L1, R2 đóng động quay chiều kim đồng hồ +R1, L2 đóng động quay ngược chiều kim đồng hồ +L1, R1, L2, R2 đóng L1, L2 R1, R2 động bị ngắn mạch +Các trường hợp lại động khơng hoạt động Hình 2.5: Module điều khiển động DC L298[4] Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 7/15 CHƯƠNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 1.4 Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.6: Sơ đồ khối hệ thống 1.1.6 Khối nguồn Cấp nguồn cho khối cảm biến, khối vi điều khiển khối động 1.1.7 Khối cảm biến Nhận thông tin khoảng cách từ cảm biến đến vật cản, sau gửi vi điều khiển xử lý 1.1.8 Khối vi điều khiển Nhận thông tin từ khối cảm biến để điều khiển động 1.1.9 Khối động Điều khiển động thực theo lệnh vi điều khiển 1.5 Lưu đồ giải thuật Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 8/15 Hình 3.7: Lưu đồ giải thuật CHƯƠNG MÔ PHỎNG, THI CÔNG MẠCH VÀ KẾT LUẬN 1.6 Sơ đồ mạch mô Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 9/15 Hình 4.8: Sơ đồ mạch mơ Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 10/15 1.7 Nguyên lý hoạt động mạch -Đầu tiên ta khởi tạo ba cảm biến siêu âm để lấy liệu khoảng cách vật cản giữa, trái phải -Tiếp theo vi điều khiển xét cảm biến trước, khoảng cách từ cảm biến đến vật cản lớn ngưỡng cho phép xe phép chạy thẳng xe chạy thẳng Ngược lại ta xét tiếp động bên trái, khoảng cách từ cảm biến đến vật cản lớn ngưỡng cho phép xe phép rẽ trái Ngược lại ta xét tiếp động bên phải, khoảng cách từ cảm biến đến vật cản lớn ngưỡng cho phép xe phép rẽ phải -Cuối khoảng cách từ cảm biến đến vật cản bé ngưỡng cho phép xe quay lại 1800 1.8 Thiết kế mạch in Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 11/15 Hình 4.9: Mạch in Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 12/15 Hình 4.10: Mơ hình thực tế Qua mơ hình thực tế cảm biến phía trước lớn 17cm, cảm bên trái cảm biến bên phải lớn 5cm xe chạy thẳng Khi cảm biến phía trước nhận biết Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 13/15 vật cản phía trước bé 17cm, xe bắt đầu xét cảm biến bên trái bên phải bên trái bên phải lớn 5cm xe rẽ trái rẽ phải Tuy nhiên việc cảm biến động chạy gây sai số (khoảng 2-4cm cảm biến) khiến xe thực chưa so với lý thuyết 1.9 Kết luận Qua đồ án ta rút ưu điểm khuyết điểm sau: Ưu điểm: +Mạch đơn giản +Dễ thi công lắp đặt Khuyết điểm: +Mạch chưa tối ưu để đáp ứng cho nhiều trường hợp +Cảm biến đo xác với tầm đo xa +Khơng đo vật cản chiều ngang vật cản nhỏ khoảng cách cảm biến 1.10 Ứng dụng hướng phát triển Ứng dụng: Có thể ưng dụng vào hệ thống mà robot tự thực công việc mà người sử dụng phải tác động hay điều khiển hệ thống thường xuyên Chúng ta sử dụng cho công việc nhà hút bụi tự động… Sử dụng robot tự hành môi trường nguy hiểm, nơi người đặt chân đến Hướng phát triển: Từ xe tự hành tránh vật cản ta có phát triển thêm số tính cho xe như: tránh vật cản kết hợp dò line, giao tiếp qua wifi… Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 14/15 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.electronicshub.org [2] http://arduino.vn [3] http://www.atmel.com/Images/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller- ATmega328-328P_Datasheet.pdf [4] http://www.hocavr.com/index.php/hardware/hbridge Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 15/15 PHỤ LỤC A Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ... thuật Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 8/15 Hình 3.7: Lưu đồ giải thuật CHƯƠNG MÔ PHỎNG, THI CÔNG MẠCH VÀ KẾT LUẬN 1.6 Sơ đồ mạch mô Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản. .. http://www.hocavr.com/index.php/hardware/hbridge Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ĐỒ ÁN Trang 15/15 PHỤ LỤC A Xe Tự Hành Có Thể Tránh Vật Cản SVTH: Danh Khang ... hút bụi tự động… Sử dụng robot tự hành môi trường nguy hiểm, nơi người đặt chân đến Hướng phát triển: Từ xe tự hành tránh vật cản ta có phát triển thêm số tính cho xe như: tránh vật cản kết hợp