Đang tải... (xem toàn văn)
B Mô tả giải pháp dự thi: I Thuyết minh về các giải pháp kỹ thuật đã biết: Robot di động (mobile robot) không còn xa lạ với chúng ta trong thời đại hiện nay. Nó được ứng dụng hầu hết trong mọi linh vực như: nông nghiệp, thể thao, công nghiệp, chiến đấu quân sự và chữa cháy.... Các robot được ứng dụng nhiều kỹ thuật để điều khiển, và kỹ thuật logic mờ là một trong số đó, Fuzzy Logic (logic mờ) có thể được coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý các giá trị trong thế giới thực cho các bài toán phức tạp để xử lý thông tin từ các cảm biến đơn hoặc đa cảm biến số. Đối với mobile robot hoạt động trong nhà thì việc tự di chuyển dùng cảm biến siêu âm để tránh vật cản là chính, ví dụ robot hút bụi, nó chỉ thực hiện thao tác quay đầu khi có bức tường phía trước, nhưng khi đặt ở một không gian rộng lớn thì nó chỉ đi theo một đường thẳng II Thuyết minh nội dung giải pháp kỹ thuật dự thi: Chúng tôi thiết kế và triển khai bộ điều khiển theo dõi đường dẫn dựa trên logic mờ để hỗ trợ điều hướng robot di động trong môi trường sân thi đấu tennis. Bộ điều khiển đề xuất bao gồm hai giai đoạn. Bộ điều khiển ở giai đoạn đầu được gọi là “Bộ điều khiển sai số góc định hướng” có vị trí robot song song với hướng di chuyển và bộ điều khiển ở giai đoạn thứ hai gọi là “Bộ điều khiển sai số lệch khoảng cách” là hướng bắn bóng vuông góc với hướng di chuyển của robot. Hai bộ điều khiển được kích hoạt theo trình tự để dẫn hướng cho robot đi theo đường dẫn cho trước. Chúng tôi dùng kỹ thuật lựa chọn Pugh để chọn thiết kế cơ cấu bắn của robot di động bắn bóng tennis hiệu quả nhất. Sau đó, chúng tôi áp dụng hệ thống điều khiển logic mờ cho robot di động đã phát triển. Với đặc điểm là robot, nên nó có thể di chuyển trong sân thi đấu để bắn bóng về phía vận động viên, giúp cho vận động viên tập luyện môn thể thao này. Robot bắn bóng tennis dùng la bàn để làm tín hiệu đầu vào của bộ dẫn hướng, và sử dụng encoder để xác định đường đi, lập trình Arduino để xử lý điều khiển, ngoài ưu điểm mà nó mang lại như: gọn nhẹ, chi phí thấp, sử dụng đơn giản, mà còn thực hiện được nhiều chức năng như có thể điều khiển từ xa, giao tiếp qua điện thoại thông minh.
BẢN MÔ TẢ GIẢI PHÁP DỰ THI A- Tên giải pháp dự thi: THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN FUZZY LOGIC ĐIỀU HƯỚNG MOBILE ROBOT BẮN BĨNG TENNIS B- Mơ tả giải pháp dự thi: I- Thuyết minh giải pháp kỹ thuật biết: Robot di động (mobile robot) khơng xa lạ với thời đại Nó ứng dụng hầu hết linh vực như: nông nghiệp, thể thao, công nghiệp, chiến đấu quân chữa cháy Các robot ứng dụng nhiều kỹ thuật để điều khiển, kỹ thuật logic mờ số đó, Fuzzy Logic (logic mờ) coi mặt ứng dụng lý thuyết tập mờ để xử lý giá trị giới thực cho toán phức tạp để xử lý thông tin từ cảm biến đơn đa cảm biến số Đối với mobile robot hoạt động nhà việc tự di chuyển dùng cảm biến siêu âm để tránh vật cản chính, ví dụ robot hút bụi, thực thao tác quay đầu có tường phía trước, đặt khơng gian rộng lớn theo đường thẳng II- Thuyết minh nội dung giải pháp kỹ thuật dự thi: Chúng thiết kế triển khai điều khiển theo dõi đường dẫn dựa logic mờ để hỗ trợ điều hướng robot di động môi trường sân thi đấu tennis Bộ điều khiển đề xuất bao gồm hai giai đoạn Bộ điều khiển giai đoạn đầu gọi “Bộ điều khiển sai số góc định hướng” có vị trí robot song song với hướng di chuyển điều khiển giai đoạn thứ hai gọi “Bộ điều khiển sai số lệch khoảng cách” hướng bắn bóng vng góc với hướng di chuyển robot Hai điều khiển kích hoạt theo trình tự để dẫn hướng cho robot theo đường dẫn cho trước Chúng dùng kỹ thuật lựa chọn Pugh để chọn thiết kế cấu bắn robot di động bắn bóng tennis hiệu Sau đó, chúng tơi áp dụng hệ thống điều khiển logic mờ cho robot di động phát triển Với đặc điểm robot, nên di chuyển sân thi đấu để bắn bóng phía vận động viên, giúp cho vận động viên tập luyện mơn thể thao Robot bắn bóng tennis dùng la bàn để làm tín hiệu đầu vào dẫn hướng, sử dụng encoder để xác định đường đi, lập trình Arduino để xử lý điều khiển, ngồi ưu điểm mà mang lại như: gọn nhẹ, chi phí thấp, sử dụng đơn giản, mà thực nhiều chức điều khiển từ xa, giao tiếp qua điện thoại thông minh 2 III- Tính tính sáng tạo giải pháp dự thi: Hệ thống điều khiển mô hình robot bắn bóng tennis, có hai bánh xe chủ động, cấu bắn bóng theo thiết kế mục với hai bánh xe quay ngược, bánh xe có encoder để điều khiển theo chế vòng hồi tiếp, cảm biến la bàn HMC5885 định hướng cho robot, ma trận bàn phím 4x4 Nhiệm vụ robot thực sau: người điều khiển chọn hướng bắn bóng cách nhấn vào bàn phím, sau chọn nút RUN cho robot hoạt động, robot tự định hướng dựa vào điều khiển logic mờ thiết kế gồm hai giai đoạn Ở giai đoạn đầu “Bộ điều khiển sai số góc định hướng” định hướng cho robot song song với hướng di chuyển, giai đoạn thứ hai “Bộ điều khiển sai số lệch khoảng cách” ln giữ cho robot di chuyển có hướng bắn bóng vng góc với hướng di chuyển robot Hai điều khiển kích hoạt theo trình tự để robot theo đường dẫn cho trước có sai lệch robot tự điều chỉnh vị trí ban đầu Trong q trình robot hoạt động, ln cập nhật hướng bắn, di chuyển từ vị trí đặt robot sang phải, sang trái khắp mặt sân tennis Hình 3.1 Robot hoạt động sân tennis Hướng di chuyển y ∆ϴ Hướng bắn bóng x ∆d Hình 3.2 Quá trình di chuyển sân tennis robot IV- Khả áp dụng: Chúng thiết kế thử nghiệm mô phần mềm Matlab, thực nghiệm thực tế sân tennis Sở Văn Hóa, Thể Thao Du Lịch điều chỉnh góc bắn, vị trí bắn, tốc độ bắn, robot di chuyển khoảng sân, cài đặt trước, kết thông số đạt Kết mô matlab sau: Bộ điều khiển fuzzy logic cotroller (FLC) thiết kế fuzzy logic Toolbox matlab Hình 3.4 FLC1 FLC2 fuzzy logic Toolbox matlab Kết khoảng cách bị lệch so với góc vng 4 Hình 3.5: Các luật điều khiển xử lý giải mờ (a) Bộ điều khiển sai số góc định hướng (b) Bộ điều khiển sai lệch khoảng cách Kết mô tầm cao tầm xa bắn bóng tennis Hình 3.13 Tầm cao thay đổi góc alpha thay đổi với CF = 0.6 Hình 3.14 Tầm xa thay đổi góc alpha thay đổi với CF = 0.6 Hình 3.15 Vận tốc bóng thay đổi CF thay đổi Lắp ráp phần khung Sản phẩm hoàn thiện Thử nghiệm máy xưởng Thử nghiệm sân tennis Sở Văn Hóa, Thể Thao Du Lịch V- Hiệu quả: - Về lợi ích kinh tế Sản phẩm nghiên cứu chế tạo với cơng nghệ sẵn có Việt Nam, nên giá thành sản phẩm tương đối thấp so với máy Sử dụng board vi xử lý arduino R2560 lập trình điều khiển cho robot, board arduino có sẵn thị trường giá thấp, dễ sử dụng - Lợi ích xã hội + Kích thích q trình tìm tòi, nghiên cứu khoa học giảng viên, sinh viên, học sinh tỉnh nhà, phát huy tối đa tìm sang tạo, chế tạo máy móc, robot phục vu cho nhu cầu sống người + Giúp cho người chơi tennis có sản phẩm phục vụ cho việc huấn luyện chơi tennis, tăng cường kỹ vận động viên + Sản phẩm số hạn chế, nên bổ sung đầy đủ sản phẩm tốt giúp cho người chơi luyện tập môn thể thao - Mức độ triển khai + Sản phẩm thử nghiệm sân tennis Sở Văn Hóa, Thể Thao Du Lịch đạt số tiêu chí định so với máy bắn bóng thị trường tiêu chí đạt yêu cầu + Đã thử nghiệm thiết bị Trường Cao đẳng nghề Hội đồng khoa học trường đánh giá cao ... theo trình tự để robot theo đường dẫn cho trước có sai lệch robot tự điều chỉnh vị trí ban đầu Trong q trình robot hoạt động, ln cập nhật hướng bắn, di chuyển từ vị trí đặt robot sang phải, sang... sang phải, sang trái khắp mặt sân tennis Hình 3.1 Robot hoạt động sân tennis Hướng di chuyển y ∆ϴ Hướng bắn bóng x ∆d Hình 3.2 Quá trình di chuyển sân tennis robot IV- Khả áp dụng: Chúng thiết... HMC5885 định hướng cho robot, ma trận bàn phím 4x4 Nhiệm vụ robot thực sau: người điều khiển chọn hướng bắn bóng cách nhấn vào bàn phím, sau chọn nút RUN cho robot hoạt động, robot tự định hướng