CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 3: Tính toán và thiết kế. Chương này gồ m các bước thiế t kế phầ n cứ ng và phần mềm. Sơ đồ khối hệ thống.
Điều khiển động cơ sử dụng cầu H và phương pháp băm xung – PWM. Cách truyền hình ảnh giữa board Raspberry Pi và ứng dụng Android. Thiết lập kết nối giữa Robot và Android. Lựa chọn và kết nối linh kiện, module cho Robot Chương 4: Thi công hệ thống.
Chương này gồ m các bước thi công mô hình, lập trình hệ thống. Lưu đồ giải thuật hệ thống. Hướng dẫn cài đặt hệ điều hành, cài đặt phần mềm lập trình và biên dịch chương trình hệ thống. Hướng dẫn sử dụng hệ thống.
Chương 5: Kế t quả, nhâ ̣n xét và đánh giá. Chương này trình bày kết quả sau khi thi công hệ thống, các hình ảnh về hệ thống. Nhận xét về ưu điể m, nhươ ̣c điể m và đá nh giá so với mu ̣c tiêu của đề tài. Chương 6: Kế t luâ ̣n và hướng phát triể n.
Chương này trình bày kế t luâ ̣n nghiên cứ u đề tài và đề ra các giải pháp phát triể n cho đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 TỔNG QUAN VỀ ROBOT Theo tốc độ phát triển của xã hội, nhu cầu tự động hoá trong sản xuất, đời sống, nghiên cứu khoa học, tìm kiếm cứu nạn, y tế và quốc phòng… ngày càng cấp thiết. Do đó, nhu cầu của con người cần làm ra một sản phẩm có thể thay thế con người hoạt động trong các lĩnh vực đó một cách chính xác, hiệu quả và an toàn.
Từ đó, các Robot được nghiên cứu, phát triển và sản xuất ngày càng đa dạng, phục vụ trong mọi lĩnh vực của con người. Robot là một sản phẩm hoạt động một cách có hệ thống, được điều khiển bởi các thuật toán được lập trình sẵn bởi các vi mạch điện tử. Con người chế tạo Robot thường được sử dụng các công việc lặp đi lặp lại, các công việc nguy hiểm… Robot là sự ghép nối giữa thành phần phần cứng và phần mềm điều khiển, dùng để thực hiện các nhiệm vụ lắp ráp theo dây chuyền, quan sát, do thám, thu thập thông tin hay để vận chuyển các sản phẩm khác… có mục đích xác định. Robot Dante lấy mẫu phân tích từ núi lửa BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ở thập niên 20s của thế kỷ XX, thuật ngữ Robot xuất hiện trong một vở kịch. Kể từ đó, các Robot thương mại và các Robot công nghiệp được sản xuất với nhiều ưu điểm chính xác, giá thành rẻ hơn và đáng tin cậy hơn. Có nhiều cách để phân loại Robot như: không gian làm việc, phương thức điều khiển hay thế hệ Robot. Trải qua nhiều thế hệ, các Robot đầu tiên hoạt động mà không thay đổi được chu trình, Robot sử dụng các cảm biến để giao tiếp với môi trường bên ngoài, Robot sử dụng các bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Controller), Robot dùng ngôn ngữ lập trình cấp cao như C, C++… hoặc các chương trình để lập trình và thế hệ hiện náy sử dụng trí tuệ nhân tạo (hình ảnh, tiếng nói, cảm xúc).
Hiện nay, một chuyên ngành về khoa học Robot (Robotics) đã hình thành và phát triển rất rộng, bao gồm nhiều vấn đề trong cơ cấu chấp hành, cơ cấu vận động, các giác quan và cảm xúc nhân tạo. Sự phát triển của Robot 2.1 Robot di động Lĩnh vực Robot rất rộng, tuy nhiên thì lĩnh vực cơ bản là Robot di động rất thường gặp trong đời sống. Robot có khả năng di động được dưới sự điều khiển là loại Robot được trang bị các khớp chuyển động hoặc bằng bánh xe để đạt được một mục tiêu cụ thể. Robot có thể hoạt động trong môi trường, khí hậu khắc nghiệt.
Địa hình di chuyển của Robot vì thế cũng rất đa dạng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đối với các Robot di chuyển bằng cơ cấu khớp chuyển động, địa hình di chuyển lồi lõm và phức tạp hơn, di chuyển bằng khớp vì thế mà tốc độ không được nhanh như cơ cấu bánh xe. Đối với Robot sử dụng cơ cấu bánh xe, Robot không gặp vấn đề về trọng tâm khi di chuyển, từng địa hình khác nhau mà có nhiều biến thể về cơ cấu di chuyển khác nhau như: dùng bánh xe, dùng bánh xích hoặc kết hợp cả hai loại trên.
Ngoài ra, còn có các Robot được thiết kế để điều khiển trong không khí như các thiết bị trang bị cánh quạt (quadcopter). Do đó, Robot sử dụng cơ cấu chuyển động bằng bánh xe là cơ cấu được sử dụng rộng rãi, phù hợp nhất đối với Robot cần di chuyển nhanh. Vấn đề trọng tâm của các loại Robot là khác nhau, đối với Robot sử dụng hai bánh, sự cân bằng cần được thiết kế chính xác, đối với Robot ba bánh thì trọng tâm được phân bố và duy trì dễ dàng nhất, còn Robot nhiều bánh xe hơn thì trọng tâm các bánh cần duy trì sự tiếp xúc với về mặt di chuyển. Ngoài vấn đề trọng tâm, Robot cần có động cơ đủ mạnh để di chuyển, kéo Robot về hướng được xác định.
Robot di động có thể đảm đương hầu hết mọi công việc được lập trình. Các Robot có thể vận chuyển các sản phẩm trong dây chuyền sản xuất, Robot giao hàng từ các cửa hàng, các kho lưu trữ đến tay khách hàng, Robot kiểm tra chất lượng môi trường làm việc, Robot khám phá không gian trong hệ mặt trời của NASA, Robot do thám trong các hoạt động quân sự, cứu hộ và Robot hút bụi trong gia đình… Tuy các Robot có thể làm được rất nhiều loại công việc, nó cũng gặp các hạn chế chưa giải quyết được như giá thành còn cao, thiếu tính linh hoạt và không phù hợp do không lường trước được nhiều điều kiện làm việc khác nhau. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.
Robot di động dùng cơ cấu khớp và bánh xe. Các loại Robot di động dùng cơ cấu bánh xích 2.2 Robot dùng cơ cấu bánh xe Bên cạnh các loại Robot khác, Robot sử dụng bánh xe có thể dễ dàng di chuyển trên nhiều dạng địa hình, cũng như có nhiều ứng dụng trong đời sống sản xuất. Robot được trang bị các bánh xe bằng nhựa hoặc kim loại cùng với nhiều kích cỡ khác nhau. Các loại bánh xe được dùng với nhiều mục đích và có nhiều loại phổ biến như: bánh nhựa tròn, bánh Mecanum, bánh Omni, bánh bi cầu… BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Các loại bánh xe Robot Hình 2. Robot di chuyển bằng bánh xe 2.2 GIỚI THIỆU MẠNG KHÔNG DÂY – Wireless LAN 2.1 Công nghệ mạng không dây Ngày nay, (WLAN - Wireless Local Area Network), mạng không dây đang trở nên phổ biến trong các tổ chức, doanh nghiệp và cá nhân. Chính vì sự tiện lợi của mạng không dây nên nó dần thay thế cho các hệ thống mạng có dây truyền thống.
Tuy nhiên, hệ thống mạng dây đã và sẽ luôn đóng vai trò hết sức quan trọng trong thế giới hiện đại, trong phạm vi vài chục hoặc vài trăm mét vuông của một hộ gia đình hay một công ty nhỏ. Thay vào đó, việc triển khai một hệ thống mạng LAN hoàn toàn không dây không hẳn là quá khó khăn, giúp bớt đi nhiều dây rợ lằng nhằng, giúp việc sử dụng và di chuyển thiết bị trở nên đơn giản, thuận tiện hơn ngoài một vài trở ngại như chi phí thiết bị và kiến thức cơ bản của hệ thống không dây. Mạng không dây sử dụng công nghệ mà cho phép hai hay nhiều thiết bị kết nối với nhau bằng cách sử dụng một giao thức chuẩn nhưng không cần kết nối vật lý hay chính xác là không cần sử dụng dây mạng (cable). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tuy nhiên với sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị không dây ngày nay, vẫn còn một số hạn chế mà mạng không dây không mang lại được như: tính bảo mật, tính ổn định. Công nghệ không dây dựa trên tiêu chuẩn 802.11, dựa trên tiêu chuẩn mạng Ethernet 802. Hiện tại được gọi là mạng Wireless Ethernet hoặc Wi-Fi (Wireless Fidelity).2 Phân loại các loại mạng không dây Tương tự mạng có dây, cách phân chia cơ bản nhất của các hệ thống mạng không dây là theo phạm vi phủ sóng. Theo đó mạng không dây được phân thành bốn nhóm: Wireless Personal Area Network (WPAN): o Mạng cá nhân không dây như công nghệ Bluetooth, hồng ngoại.
Wireless Local Area Network (WLAN): o Mạng cục bộ không dây như Wifi Wireless Metropolitan Area Network (WMAN): o Mạng diện rộng giữa các vùng như Wimax Wireless Wide Area Network (WWAN): o Mạng diện rộng như mạng điện thoại GSM, GPRS, HSDPA. Các loại mạng không dây BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10 do an CHƯƠNG 2.3 Tiêu chuẩn mạng không dây Công nghệ chính được sử dụng cho mạng không dây là dựa trên chuẩn IEEE 802. Hầu hết các mạng Wireless hiện nay đều sử dụng tần số 2.1: Bảng phân chia mạng không dây theo tiêu chuẩn IEEE 802. Khoảng cách Tiêu Tần số Băng thông Tốc độ truyền (Mbps) Trong Ngoài chuẩn (GHz) (Mhz) nhà trời 802.11ac 5 20/40/80/160 Up to 780 35 Theo các tiêu chuẩn khác nhau, hiện nay đều sử dụng tiêu chuẩn 802.11n với tốc độ truyền tối đa 150Mbps.
Tầm hoạt động tối đa 250m.4 Ưu điểm của mạng không dây WLAN Mạng không dây cung cấp tất cả các tính năng của công nghệ mạng LAN như Ethernet mà không bị giới hạn về số kết nối vật lý (giới hạn về cáp kết nối). Sự thuận lợi đầu tiên của mạng không dây chính là tính linh động. Mạng WLAN tạo ra sự thoải mái trong việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị có hỗ trợ mà không có sự ràng buộc về khoảng cách và không gian như mạng có dây thông thường. Người dùng mạng không dây có thể kết nối vào mạng trong khi di chuyển bất cứ nơi nào trong phạm vi phủ sóng của thiết bị tập trung (Access Point - AP).
Mạng WLAN sử dụng sóng hồng ngoại (Infrared Light) và sóng Radio (Radio Frequency) để truyền nhận dữ liệu thay vì dùng Twist-Pair hay Fiber Optic Cable. Thông thường thì sóng Radio được sử dụng phổ biến hơn vì nó truyền xa hơn, lâu hơn, rộng hơn, băng thông lớn hơn.