CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1. Giới thiệu về điều khiển Robot bằng sóng NRF24L01 Thuật ngữ Robot suất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học của nhà văn Tiệp Khắc có tên Karel Capek. Thuật ngữ IR (Inducstrial Robot) - xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF (American Manchine and Foundry company) quảng cáo mô tả một thiết bị mang dáng dấp và có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động để thực hiện một số thao tác sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran. Quá trình phát triển của IR có thể tóm tắt như sau: - Từ những năm 50 ở Mỹ xuất hiện viện nghiên cứu đầu tiên.
- Đang đầu những năm 60 xuất hiện sản phẩm đầu tiên tên Versatran của công ty AMF. - Ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu và chế tạo các IR theo bản quyền của Mỹ từ năm 1967; - Ở các nước Tây Âu khác như: Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển, từ những năm 70. - Châu Á có Nhật bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968. Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp cho việc nhận xét được dễ dàng.
Có 4 yếu tố chính để phân loại robot như sau: - Theo dạng hình học của không gian hoạt động. - Theo thế hệ robot. - Theo bộ điều khiển. - Theo nguồn dẫn động.
Đến nay trên thế giới có khoảng trên 200 công ty sản xuất IR trong số đó có 80 công ty của Nhật, 90 công ty của các nước Tây Âu, 30 công ty của Mỹ và một số công ty ở Nga, Sec… Theo chủng loại, mức độ điều khiển và khả năng nhận biết thông tin của tay máy người máy đã được sản xuất trên thế giới có thể phân loại các IR thành các thế hệ sau: Thế hệ 1: Thế hệ có kiểu điều khiển theo chu trình dạng chương trình cứng không có khả năng nhận biết thông tin Thế hệ 2: Thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kỳ dạng chương trình mềm bước đầu đầu có khả năng nhận biết thông tin 1 Thế hệ 3: Thế hệ có kiểu điều khiển dạng tinh khôn, có khả năng nhận biết thông tin và bước đầu đã có một số chức năng lý trí của con người Sự xuất hiện của robot và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hội loài người làm xuất hiện một ngành khoa học mới là ngành robot học (Robotic). Trên thế giới ở nhiều nước đã xuất hiện những viện nghiên cứu riêng về robot. Ở Việt Nam, từ những năm giữa của thập kỷ 80 đã có viện nghiên cứu về robot. Trong thời kỳ xa xưa để vận chuyển 1 đồ vật nặng thì ông cha ta cần rất nhiều nhân lực mới có thể vận chuyển được đồ vật đó đi ra khỏi vị trí ban đầu.
Nhưng với đời sống hiện đại và nhu cầu của con người thì các nhà nghiên cứu đã chế tạo ra rất nhiều robot để giúp con người chúng ta đỡ tốn sức lực và đỡ tốn nhiều nhân công. - Robot điều khiển bằng sóng NRF24L01 dễ sử dụng và thuận tiện cho người mới bước chân vào thiết kế và lập trình. - Robot điều khiển bằng sóng NRF24L01 giúp chúng ta rất nhiều về cải thiện độ chuẩn xác cao cũng như là làm việc với tốc độ vượt trội. - NRF24L01+ là bộ thu phát 2.4GHz chip đơn với công cụ giao thức băng tần cơ sở nhúng (Enhanced ShockBurst ™), thích hợp cho các ứng dụng không dây công suất cực thấp.
NRF24L01 + được thiết kế để hoạt động trong dải tần ISM rộng khắp thế giới với tốc độ 2. Một số loại Robot trên thị trường Robot ngày nay không chỉ là phương thức di chuyển hiện đại, tiên tiến mà còn là một phần không thể thiếu trong công nghiệp, Y học. Nhu cầu sử dụng Robot lớn kéo theo sự cạnh tranh của các hãng robot nổi tiếng. Trên thị trường có nhiều thương hiệu sản xuất và sẽ được phân chia theo từng loại khác nhau để phục vụ từng nhu cầu khác nhau.
* Phân loại robot theo công dụng: - Robot trong sửa chữa oto: Loại này chuyên sửa nhằm mục đích giảm thiểu thời gian, và tiêu hao nhân lực. - Robot trong y tế: Loại này chuyên làm những công việc mà con người khó có thể xử lý. - Robot lau nhà: Loại này thường dùng cho các hộ gia đình, sẽ giúp các bà mẹ có thời gian chăm con cái và làm những công việc khác. - Robot trong lắp ráp các bộ phận: loại này chuyên lắp ráp các bộ phận nặng và khó thực hiện, nguy hiểm đến thân thể … 2 1.
Đề xuất hệ thống Robot Với những kiến thức và nền tảng đã có sẵn và áp dụng những gì đã học được trong quá trình học đại học em muốn kế thừa và phát huy để có thể chế tạo mô hình Robot. * Những ý tưởng đề xuất đem lại: - Chi phí rẻ hơn so với thị trường. - Đảm bảo an toàn và có tính năng tương tự Robot đang được sử dụng trên thị trường. - Dễ dàng sửa chữa bảo dưỡng.
Thực hiện đề tài a) Mục tiêu nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo thử nghiệm mạch điều khiển sử dụng IC PIC18F46K22 b) Đối tượng nghiên cứu - Mô hình điều khiển Robot bằng sóng Radio Frequency c) Phạm vi nghiên cứu - Phòng thí nghiệm d) Phương pháp nghiên cứu - Phân tích, tổng hợp lí thuyết - Chế tạo thực nghiệm. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Nguyên lý điều khiển Robot 2. Sử dụng vi điều khiển để điều khiển Robot - Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử.
Vi điều khiển, thực chất là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các module vào/ra, các module biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,. Ở máy tính thì các module thường được xây dựng bởi các chip và mạch ngoài. Sử dụng bộ thu phát hồng ngoại BFD-1000 dẫn đường cho Robot - Thanh cảm biến dò đường - 5 cặp phát hồng ngoại được thiết kế dùng để phát hiện line đen và line trắng. Trên thanh cảm biến có 5 cảm biến hồng ngoại hướng xuống đất nhằm phát hiện line, một cảm biến hồng ngoại đặt phía trước và đi cùng với nó là một công tắc hành trình báo hiệu đã chạm vật.
Tín hiệu đầu ra dạng số dễ dàng cho việc xử lý.1: Bộ thu phát hồng ngoại BFD-1000 * Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 3. - Khoảng cách phát hiện: 5 ~ 40mm. - Đầu ra cho từng kênh riêng biệt dạng số. - Chỉnh độ nhạy, có LED hiển thị đầu ra cho từng cảm biến.
- Tích hợp 5 cảm biến dò line, 1 cảm biến tránh vật cản và một công tắc hành trình báo chạm vật. - Kích thước: 128 x 45 x 12mm 4 - Ứng dụng: + Dùng để phát hiện line đen và line trắng. Trên thanh cảm biến có 5 cảm biến hồng ngoại hướng xuống đất nhằm phát hiện line, một cảm biến hồng ngoại đặt phía trước và đi cùng với nó là một công tắc hành trình báo hiệu vật cản. Tín hiệu đầu ra dạng số dễ dàng cho việc xử lý.
Thu phát sóng RF (Radio Frequency) 2. Điều chế và giải điều chế tín hiệu vào sóng mang RF * Tổng quan sóng mang RF: Sóng RF có tên đầy đủ trong tiếng Anh là Radio Frequency hay ý nghĩa tiếng Việt của nó chính là sóng siêu âm vô tuyến điện. Loại sóng này hiện nay được đưa vào ứng dụng với nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, thẩm mỹ, máy bộ đàm cầm tay, máy bộ truyền hình,. Sóng RF là một trong những sóng thuộc dãy quang phổ và nó nằm ở mức tần số bức xạ điện từ thất nhất.
Sóng RF là một loại sóng điện từ với tần số dao động trong khoảng từ 30kHz – 300. Thuật ngữ sóng mang bắt nguồn từ vô tuyến. Trong hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến, chẳng hạn như phát thanh hoặc truyền hình, thông tin được truyền trong không gian bằng sóng vô tuyến. Khi kết thúc gửi, thông tin, dưới dạng tín hiệu điều chế, được đưa vào một thiết bị điện tử gọi là máy phát.
Trong máy phát, một máy phát dao động điện tử tạo ra dòng điện xoay chiều hình sin có tần số vô tuyến điện; đây là sóng mang. Tín hiệu thông tin được sử dụng để điều chế sóng mang, làm thay đổi một số khía cạnh của sóng mang, để gây ấn tượng với thông tin trên sóng. Dòng điện xoay chiều được khuếch đại và đưa vào ăng-ten của máy phát, bức xạ sóng vô tuyến mang thông tin đến vị trí của máy thu. Tại máy thu, sóng vô tuyến đập vào ăng ten của máy thu, tạo ra một dòng điện dao động cực nhỏ trong nó, được đưa vào máy thu.
Trong máy thu, tín hiệu điều chế được trích xuất từ sóng mang đã được điều chế, một quá trình được gọi là giải điều chế. Hầu hết các hệ thống vô tuyến trong thế kỷ 20 đều sử dụng điều chế tần số (FM) hoặc điều chế biên độ (AM) để bổ sung thông tin cho sóng mang. Phổ tần số của tín hiệu AM hoặc FM được điều chế từ máy phát vô tuyến được trình bày ở trên. Nó bao gồm một thành phần mạnh (C) ở tần số sóng mang {\ displaystyle f_ {C}} {\ displaystyle f_ {C}} với điều chế nằm trong dải biên hẹp (SB) ở trên và dưới tần số sóng mang.
Tần số của đài phát thanh hoặc đài truyền hình được coi là tần số sóng mang. Tuy nhiên bản thân sóng mang không hữu ích trong việc truyền thông tin, vì vậy năng lượng trong thành phần sóng mang là lãng phí công suất máy phát. Do đó, trong nhiều phương pháp điều chế hiện đại, sóng mang không được 5 truyền đi. Ví dụ, trong điều chế đơn biên (SSB), sóng mang bị triệt tiêu (và trong một số dạng SSB, bị loại bỏ).
Sóng mang phải được đưa vào máy thu bằng bộ dao động tần số nhịp (BFO). Các sóng mang cũng được sử dụng rộng rãi để truyền nhiều kênh thông tin qua một cáp đơn hoặc phương tiện truyền thông khác bằng cách sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing). Ví dụ, trong hệ thống truyền hình cáp, hàng trăm kênh truyền hình được phân phối đến người tiêu dùng thông qua một cáp đồng trục, bằng cách điều chế mỗi kênh truyền hình trên sóng mang có tần số khác nhau, sau đó gửi tất cả các sóng mang qua cáp.