Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất rất phổ biến. Đặt biệt là công nghệ Robot. Không chỉ đóng vai trò là thành phần sản xuất công nghệ Robot còn được ứng dụng vào các nghành khác như: Y tế, Quốc phòng,Cứu hộ cứu nạn, nghiên cứu khoa học địa chất, hàng không vũ trụ,v.v…Ngoài việc dùng PLC để lập trình thì chúng ta hoàn toàn có thể dùng ARDUINO để giảm thiểu chi phí. Qua đó nhóm chúng em xin giới thiệu đề tài:” XE TRÁNH VẬT CẢN” sử dụng ARDUINO. Nghành công nghiệp không người lái ngành càng phát triển dược ứng dụng nhiều ở nghành công nghiệp ô tô, Quốc phòng hàng không mà ở đó máy bay không người lái đóng vai trò quan trọng. Nhóm em đã quyết định đưa ra đề tài đề mô phỏng lại công nghệ đó bằng việc sử dụng ARDUINO.
**************** ************ ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG KHOA ĐIỆNĐỒ DIỆN TỬ ÁN HỌC PHẦN: XE TRÁNH VẬT Giảng viên hướng**************** dẫn: ThS Lê Tiến Đạt Sinh viên thực hiện: Châu Minh Thi CẢN TP HCM,ThángHoàngNămNgọc Toàn ********************************** Lê Thanh Tịnh Lớp: 17C1-TĐH1 Mơn: Tự dộng hóa ĐỒ ÁN: XE Giảng viên hướng dẫn: Lê Tiến Đạt TRÁNH **************** Sinh viên thực hiện: Châu Minh Thi VẬTTP HCM,Tháng Năm Hoàng Ngọc Tồn ********************************** Lê Thanh Tịnh CẢN Lớp: 17C1-TĐH1 Mơn: Tự dộng hóa **************** ************ ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG KHOA ĐIỆNDIỆN TỬ MỤC LỤC Lời cảm ơn: Nhận xét giáo viên hướng dẫn: Nhận xét giáo viên phản biện: Lời mở đầu: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XE TRÁNH VẬT CẢN: CHƯƠNG II:CÁC LÝ THUYẾT LIÊN QUAN: 2.1 ARDUINO R3 ? : 2.2 Một số thuật ngữ cần lưu ý sử dụng Arduino: 2.3 Tóm tắt thông số kỹ thuật Arduino: 10 2.4 Một số lưu ý sử dụng Arduino: 10 2.5 Các thao tác gây hư tổn cho Arduino: 10 2.6 Các chân lượng: 12 2.7 Các cổng vào ra: 12 2.8 Lập trình cho Arduino: 13 2.2.1 Module điều khiển động L293D: 13 a) Module điều khiển động L293D gì?: 13 b) Các thành phần Module L293D điều khiển: .13 2.2.2 Module cảm biến siêu âm SRF-05: 14 a)Ứng dụng: 14 b) Thông số kỹ thuật: 14 c) Sơ đồ chân: .15 d)Nguyên lí hoạt động: 15 2.2.3 Servo SG90: 16 a)Servo ?: 16 b) Servo thiết kế ?: 16 CHƯƠNG III: Lắp ráp code nạp: 17 3.1 Linh kiện: 17 3.2 Tiến hành lắp ráp & nạp code cho L293D: 17 a)Điều khiển Motor DC: 17 b)Lập trình cho Module L293D: 17 c)Tiến hành nạp code cho L293D: 18 d)Nạp code cho Servo SG05: .19 1)Kết nạp: 19 2)Nạp code để thiết lập Servo: .19 3)Code tổng: 20 CHƯƠNG IV:TIẾN HÀNH ĐỒ ÁN & BÁO CÁO GIÁ THÀNH: 26 4.1 Sơ đồ giải thuật .26 4.2 Tiến hành thực hiện: 27 1)Linh kiện tổng: 27 2)Các bước tiến hành: 28 4.3 Bảng báo cáo giá tiền sản phẩm: 34 CHƯƠNG V:HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI: 35 5.1 Hướng phát triển đề tài: 35 5.2 Hướng cho đề tài: .36 a)Hướng tại: .36 b)Hướng phát triển tương lai gần: 36 LỜI CẢM ƠN Lời nhóm chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn thầy Lê Tiến Đạt nhiệt tình giúp dỡ chúng em tìm hiểu đề tài, cung cấp số tài liệu bản, tận tình hướng dẫn chúng em suốt trình thực đề tài Nhờ mà chúng em hoàn thiện đề tài thời hạn Và quan trọng sau chúng em học thêm nhiều khiến thức mới, kinh nghiệm thực tế trình xây dựng đồ án, lập trình làm việc với thiết bị chuyên môn Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cơ khoa Điện-Điện tử, khoa khí, đặt biệt thầy cô mơn Tự Động Hóa-Trường cao đẳng Lý Tự Trọng nhiệt tình giúp đỡ giảng dạy, cung cấp kiến thức để chúng em có sở chun mơn thực hồn thành đề tài Cuối em xin chúc q Thầy, Cơ gia đình dồi sức khỏe, thành công nghiệp cao quý Chúng em xin chân thành cảm ơn ! NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… LỜI MỞ ĐẦU Trong q trình phát triển cơng nghiệp đất nước ta nay, nhu cầu tự động hóa yếu tố đặt lên hàng đầu Điều đảm bảo cho nhiều nghành cơng nghiệp đứng điều kiện cạnh tranh khác biệt kinh tế thị trường ngày Trong trình sản xuất, Tự động hóa đóng vai trò quan trọng đặt biệt nhà máy công nghiệp Ngày việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất phổ biến Đặt biệt cơng nghệ Robot Khơng đóng vai trò thành phần sản xuất cơng nghệ Robot ứng dụng vào nghành khác như: Y tế, Quốc phòng,Cứu hộ cứu nạn, nghiên cứu khoa học địa chất, hàng khơng vũ trụ,v.v… Ngồi việc dùng PLC để lập trình hồn tồn dùng ARDUINO để giảm thiểu chi phí Qua nhóm chúng em xin giới thiệu đề tài:” XE TRÁNH VẬT CẢN” sử dụng ARDUINO Nghành công nghiệp không người lái ngành phát triển dược ứng dụng nhiều nghành công nghiệp tơ, Quốc phòng hàng khơng mà máy bay khơng người lái đóng vai trò quan trọng Nhóm em định đưa đề tài đề mơ lại cơng nghệ việc sử dụng ARDUINO Trong thời gian tháng tiến hành nghiên cứu thực đề tài, hướng dẫn thầy Lê Tiến Đạt, chúng em hoàn thành đề tài Tuy nhiên hạn chế thời gian kinh nghiệm Đồng thời lý thuyết thực tế khoảng cách xa đề tài chúng em không tránh khỏi sai xót Chúng em mong dược bảo giúp đỡ Thầy, Cô để chúng em hiểu rõ đề tài nghiên cứu *Tổng quan robot tránh vật cản Các Robot tự hành ứng dụng đời sống ngày nhiều robot vận chuyển hàng hóa, robot kiểm tra nguy hiểm, robot xe lăn cho người khuyết tật Robot phục vụ sinh hoạt gia đình… Điểm hạn chế robot tự hành tính thiếu linh hoạt khả thích ứng làm việc vị trí khác Robot tự động lĩnh vực phát triển Các ứng dụng robot dần thay sức lao động người Và tiên tiến Robot ngày gia tăng nhờ vào phát triển KH-KT Khái niệm Robot tự động phát triển nhanh chóng số lượng, Robot tự động cấu tạo phức tạp củ ngày nâng cao để phù hợp với lĩnh vực khác Có nhiều loại điều khiển Robot tự động như: Thiết lập đường đi, định vị GPS,v.v… Robot tránh vật cản loại Robot có khả tránh va chạm với trở ngại bất ngờ Một số hãng xe đa áp dụng cơng nghệ tự động khơng người lái kể đến như: +Hãng xe Tesla: với dòng xe Model S +Hãng Volvo: Xe tự động sử dụng công nghệ GPS dể định vị cơng nghệ điện tốn đám mây(cloud computing) +Hãng Areo Mobil: với sản phẩm xe thông minh khơng tự lái mà cất cánh phát triển dựa phiên Concept vào năm 1990 Trong đồ án này, xe tránh vật cản nghiên cứu thực nghiệm Xe sử dụng Arduino sử dụng cảm biến siêu âm để dò tìm để tránh va chạm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XE TRÁNH VẬT CẢN 2.1 Arduino R3 gì? -Arduino R3 Arduino hệ hãng ATMEL sáng tạo phát triển -Arduino Uno xây dựng với phân nhân vi điều khiển ATmega328P sử dụng thạch anh có chu kì dao động 16 MHz Với vi điều khiển này, ta có tổng cộng 14 pin (ngõ) / vào đánh số từ tới 13 (trong có pin PWM, đánh dấu ~ trước mã số pin) Song song đó, ta có thêm pin nhận tín hiệu analog đánh kí hiệu từ A0 - A5, pin sử dụng pin / vào bình thường (như pin - 13) Ở pin đề cập, pin 13 pin đặc biệt nối trực tiếp với LED trạng thái board.Trên board có nút reset, ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thông qua ắc-quy nguồn 2.2 Một số thuật ngữ cần lưu ý sử dụng Arduino Flash Memory: nhớ ghi được, liệu không bị tắt điện Về vai trò, ta hình dung nhớ ổ cứng để chứa liệu board Chương trình viết cho Arduino lưu Kích thước vùng nhớ thơng thường dựa vào vi điều khiển sử dụng, ví dụ ATmega8 có 8KB flash memory Loại nhớ chịu khoảng 10,000 lần ghi / xoá RAM: tương tự RAM máy tính, bị liệu ngắt điện bù lại tốc độ đọc ghi xố nhanh Kích thước nhỏ Flash Memory nhiều lần EEPROM: dạng nhớ tương tự Flash Memory có chu kì ghi / xố cao - khoảng 100,000 lần có kích thước nhỏ Để đọc / ghi liệu ta dùng thư viện EEPROM Arduino Ngồi ra, board Arduino cung cấp cho ta pin khác pin cấp nguồn 3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND ; *Sơ đồ chân IC ATMega328: CHƯƠN G II: CÁC 2.3 Thông số kỹ thuật Arduino board tóm tắt bảng sau: LÝ THUYẾT 10 LIÊN QUAN maxFront = 0; } void checkCourse() { moveBackward(); delay(500); moveStop(); setCourse(); } void changePath() { if (pos < 90) {lookLeft();} if (pos > 90) {lookRight();} } int readPing() { delay(70); unsigned int uS = sonar.ping(); int cm = uS/US_ROUNDTRIP_CM; return cm; } void checkForward() { if (motorSet=="FORWARD") {leftMotor.run(FORWARD); rightMotor.run(FORWARD); } } void checkBackward() { if (motorSet=="BACKWARD") {leftMotor.run(BACKWARD); rightMotor.run(BACKWARD); } } void moveStop() {leftMotor.run(RELEASE); rightMotor.run(RELEASE);} void moveForward() { motorSet = "FORWARD"; leftMotor.run(FORWARD); rightMotor.run(FORWARD); for (speedSet = 0; speedSet < MAX_SPEED; speedSet =2) { leftMotor.setSpeed(speedSet MOTORS_CALIBRATION_OFFSET); 26 rightMotor.setSpeed(speedSet); delay(5); } } void moveBackward() { motorSet = "BACKWARD"; leftMotor.run(BACKWARD); rightMotor.run(BACKWARD); for (speedSet = 0; speedSet < MAX_SPEED; speedSet =2) { leftMotor.setSpeed(speedSet MOTORS_CALIBRATION_OFFSET); rightMotor.setSpeed(speedSet); delay(5); } } void turnRight() { motorSet = "RIGHT"; leftMotor.run(FORWARD); rightMotor.run(BACKWARD); delay(400); motorSet = "FORWARD"; leftMotor.run(FORWARD); rightMotor.run(FORWARD); } void turnLeft() { motorSet = "LEFT"; leftMotor.run(BACKWARD); rightMotor.run(FORWARD); delay(400); 27 motorSet = "FORWARD"; leftMotor.run(FORWARD); rightMotor.run(FORWARD); } void lookRight() {rightMotor.run(BACKWARD); delay(400); rightMotor.run(FORWARD);} void lookLeft() {leftMotor.run(BACKWARD); delay(400); leftMotor.run(FORWARD);} 28 CHƯƠNG IV: THỰC 4.1HIỆN Sơ đồ giảiĐỒ thuật BEGIN KHOẢNG CÁCH CHẠY LẠI TRUE KHOẢNG CÁCH < 10CM FALSE KHOẢNG CÁCH < 20CM FALSE CHẠY VỀ PHÍA TRƯỚC 4.2 Tiến hành thực 1)Linh kiện tổng 29 TRUE QUAY PHẢI Hình 1: Arduino R3 cáp nạp code Hình 2: Module L293D Hình 3:Cảm biến siêu âm SRF-05 30 Hình 4: Servo SG90 Hình 5: Khung xe & Bánh xe Motor Hình 6: Dây cắm Test Board 2) Các bước tiến hành B1: Bồ trí linh kiện 31 B2: Tiến hành hàn động & lắp động vào khung B3: Hàn thêm hàng rào cho Module L293D B4: Ghép nối Arduino R3 với Module L293D lại với 32 B5: Bố trí Servo & mạch lên khung xe B6: Nối dây động vào ô M2 & M4 B7: Tiến hành nối dây cho cảm biến siêu âm 33 34 B8: Kết nối cảm biến với module L293D: (Dây GND nối với GND, VCC nối với 5V, Trig nối với A0, Echo nối với A1) B9: Kết nối Servo với Module L293D B10: Hàn dây cho công tắt 35 B11: Lắp khung Pin vào khung xe B12: Kết nối dây hàn công tắt & Pin vào Module L293D: nối đầu dây âm pin ( dây màu đen) vào chân GND module L293 Đầu dây dương lại pin bạn nối vào đầu dây cơng tắc Đầu dây lại cơng tắc bạn nối với chân M+ Module L293 B13: Tiến hành nạp code cho Arduino thông qua thư viện Newping AFMotor 36 B12: sản Hoàn thiện phẩm 4.3 Bảng báo cáo giá tiền sản phẩm Tên linh kiện: Gía thành: 150.000 đồng Một khung xe robot Một cảm biến siêu âm SRF05 50.000 đồng Một Broad Arduini UNO R3 180.000 đồng Một Module L293D 120.000 đồng Một Servo SG90 50.000 đồng Dây nối đực-cái, –cái 14.000 đồng TỔNG CỘNG: 564.000 đồng 37 5.1 Hướng phát triển đề tài Việc ứng dụng công nghệ tự động vào Robot phát triển Song song kỹ thuật & cơng nghệ tiên tiến áp dụng vào Robot tự dộng gần áp dụng vào lĩnh vực đời sống , quốc phòng cơng việc nghiên cứu khoa học VD: Ứng dụng sống: Robot AIRSTAR dẫn đường sân bay Incheon Chỉ cần vài thao tác chạm dẫn đến nơi sân bay lập trình sẵng Công nghệ tự lái xe TESLA Bằng công nghệ tự lái & GPS lập trình sẵng xe tự vận hành tự nhận biết nhận tai nạn xảy chủ động né tránh tai nạn Robot Sophia điển hình cho thấy phát triển công nghệ Sophia Robot dựa trí thơng minh nhân tạo AI H1 Robot dẫn đường sân bay Incheon H2 Xe Tesla model S CHƯƠNG V: HƯỚNG H3 Robot với trí thơng minh nhân tạo AI Sophia Ứng dụng quốc phòng: PHÁT 38 TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Máy bay chiến đấu không người lái Okhotnik: Máy bay lập trình sẵng bay đến nơi khó mà thiết bị chiến đấu khác xâm nhập Loại máy bay khơng người lái nặng khoảng 20 có động máy bay có khả bay tốc độ 1.000km/h H4 Máy bay không người lái UAV Okhotnik Nga 5.2 Hướng cho đề tài: Vì kiến thức chúng em hạn chế nên thành phẩm đơi vận hành xảy cố nhỏ Nhưng chúng em phần khắc phục cố khơng mong muốn Về phần tìm hướng phát triển cho dự án mà chúng em chọn chúng em phần tìm hướng cho a)Hướng tại: Ứng dụng công nghệ điều khiển không dây Bluetooth vào đề tài Việc ứng dụng công nghệ điều khiển khơng dây giải cố mà Robot gặp phải trình vận hảnh Và phần khiến Robot trở nên động lúc vận hành Nâng cấp phần cứng cho đề tài Việc nâng cấp phần cứng đặc biệt phần khung phần động Về phần khung giúp cho xe trở nên cứng cáp bền bỉ Còn động nâng cấp phần cải thiện tốc độ độ mạnh mẽ, cại thiện phần bánh động đặc biệt bánh vượt địa hình giúp xe động địa hình gồ ghề b)Hướng phát triển tương lai gần: Nâng cấp định vị GPS & Camera: Chúng ta hồn tồn thiết lập lộ trình cho xe cơng nghệ GPS để xe vào nơi mà thiết lập từ trước Và việc ứng dụng Camera vào xe phần giúp quan sát xác thứ xung quanh vận hành xe Song song việc nâng cấp lại phần cứng điển hình việc nâng cấp thêm phần bánh có khả vượt địa hình giúp xe trở nên dộng dễ dàng di chuyển hơn, bên cạnh việc nâng lại phần khung xe lớp vỏ bọc bên ngồi phần giúp xe chống chọi với tác nhân chủ quan 39 khách quan cách tốt Ta hồn tồn ứng dụng đề tài vào việc cứu hộ cứu nạn Do kiến thức bọn em nhiều hạn chế khoảng cách lý thuyết thực hành xa nên việc ứng dụng điều vào dự án cần nhiều thời gian để nghiên cứu trau dồi học tập thêm để chúng em hồn thành dự án cách tốt ******************************************* 40 ... Robot tránh vật cản loại Robot có khả tránh va chạm với trở ngại bất ngờ Một số hãng xe đa áp dụng công nghệ tự động không người lái kể đến như: +Hãng xe Tesla: với dòng xe Model S +Hãng Volvo: Xe. .. nghệ điện toán đám mây(cloud computing) +Hãng Areo Mobil: với sản phẩm xe thơng minh khơng tự lái mà cất cánh phát triển dựa phiên Concept vào năm 1990 Trong đồ án này, xe tránh vật cản nghiên... cứu thực nghiệm Xe sử dụng Arduino sử dụng cảm biến siêu âm để dò tìm để tránh va chạm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XE TRÁNH VẬT CẢN 2.1 Arduino R3 gì? -Arduino R3 Arduino hệ hãng ATMEL sáng tạo phát