ÑAÏI HOÏC TOÂN ÑÖÙC THAÉNG KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ BOÄ MOÂN ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG ----------o0o---------- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ÑEÀ TAØI: ÑIEÀU KHIEÅN ROBOT DI CHUYEÅN THEO QUYÕ ÑAÏO CHO TRÖÔÙC GVHD : ThS TRAÀN ÑÌNH HUY SVTH : LEÂ THANH PHONG MSSV : 511269D TP. Hoà Chí Minh 07 - 2009 LÔØI CAÛM ÔN Vôùi loøng bieát ôn voâ haïn em xin chaân thaønh caûm ôn ñeán quyù thaày coâ trong tröôøng ñaõ ttruyeàn ñaït nhöõng kieán thöùc boå ích cho em trong nhöõng naêm qua. Em xin chaân thaønh caûm ôn söï giaûng daïy vaø giuùp ñôõ cuûa caùc thaày coâ trong khoa ñieän- ñieän töû vaø trong boä moân Ñieàu Khieån Töï Ñoäng ñaõ taän tình truyeàn ñaït cho em nhöõng kinh nghieäm quyù baùu trong suoát thôøi gian hoïc vaø nghieân cöùu. Ñaëc bieät em xin chaân thaønh caûm ôn Thaày Traàn Ñình Huy ñaõ heát loøng chæ baûo vaø giuùp ñôõ em trong suoát quaù trình laøm luaän vaên.
Xin toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán nhöõng ngöôøi thaân yeâu trong gia ñình ñaõ taïo ñieàu kieän, giuùp ñô,õ ñoäâng vieân toâi hoaøn thaønh ñöôïc khoùa hoïc vaø luaän vaên toát nghieäp. Xin chaân thaønh caûm ôn ñeán taát caû caùc baïn beø ñaõ giuùp ñôõ chuùng toâi trong quaù trình laøm luaän vaên.Hoà Chí Minh, thaùng 07 naêm 2009. Sinh vieân: Leâ Thanh Phong Nhaän Xeùt Cuûa Giaùo Vieân Höôùng Daãn. thaùng 07 naêm 2009 Nhaän Xeùt Cuûa Giaùo Vieân Phaûn Bieän.
Thaùng 07 naêm 2009 Trang TRANG BÌA NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN LÔØI CAÛM ÔN NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN MUÏC LUÏC CHÖÔNG I: TOÅNG QUAN ÑEÀ TAØI .1 Lôøi noùi ñaàu .2 Toång quan veà Ñeà taøi .3 Sô löôïc veà Ñeà taøi. 2 CHÖÔNG II: ÑOÄNG HOÏC ROBOT VAØ ROBOT DI ÑOÄNG. 3 1 Tìm hieåu veà Tay maùy vaø ñoäng hoïc tay maùy .1 Tìm hieåu veà Tay maùy .2 Ñoäng hoïc tay maùy. 3 2 Robot di ñoäng.
6 3 Nhieäm vuï ñeà taøi. 11 CHÖÔNG III: THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG. 12 1 YEÂU CAÀU THIEÁT KEÁ. 12 2 CAÙC KHOÁI TRONG MOÂ HÌNH ÑIEÄN CUÛA ROBOT .1 Khoái nguoàn cung caáp .2 Khoái vi xöû lyù trung taâm.
Khaûo saùt boä vi ñieàu khieån 8051. Khoái Vi ñieàu khieån söû duïng trong moâ hình. Khoái coâng suaát ñieàu khieån motor .1 Giôùi thieäu veà ñoäng cô moät chieàu. Khoái coâng suaát ñieàu khieån motor trong moâ hình .4 Khoái Giao tieáp maùy tính .5 Giôùi thieäu veà Encoder.
61 3 GIAÛI THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN DOØ ÑÖÔØNG CUÛA ROBOT. 65 4 GIAÛI THUAÄT TÍNH TOAÙN VÒ TRÍ CUÛA ROBOT. 66 5 MOÂ HÌNH ROBOT. 70 2 Nhöôïc ñieåm.
70 3 Höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi. 71 Chöông trình Ñieàu khieån Robot. 71 DANH SÁCH HÌNH Hình 1. Một ví dụ về mô hình tay máy.
Động học thuận tay máy. Động học ngược tay máy. Robot di động lái vi sai. Robot di động lái kiểu xe hơi gồm 2 bánh thụ động và 1 bánh định hướng.
Robot di động lái kiểu xe hôi gồm 2 bánh thụ động và 2 bánh định hướng lái đồng bộ. Robot di động vô hướng và bánh xe đa hướng thường sử dụng cho loại robot này. Robot di động lái đồng boä söû duïng 4 baùnh xe. Robot di ñoäng laùi ñoàng boä söû duïng 3 baùnh xe.
Baùn kính quay töùc thôøi cuûa Robot laùi kieåu xe hôi. Taâm quay töùc thôøi cuûa Robot laùi vi sai. Caáu hình cô khí Robot söû duïng trong ñeà taøi. Sô ñoà maïch chi tieát cuûa khoái nguoàn 5V.
Sô ñoà maïch chi tieát cuûa khoái nguoàn coâng suaát. Sơ đồ khối của AT89C51. Sơ đồ chân của AT89C51. Kết nối của bộ dao động.
Toå chöùc boä nhôù RAM on chip. Caáu truùc Port noái tieáp. Giản đồ thời gian port nối tiếp phát ở chế độ 0. Giản đồ thời gian port nối tiếp phát ở chế độ.
Chế độ thanh ghi dịch của port nối tiếp. Tạo xung nhịp port nối tiếp. Đặt cờ TI port nối tiếp. Các nguồn tạo xung nhịp cho port nối tiếp.
Khoái Vi ñieàu khieån .15: Nguyên lí làm việc của động cơ điện một chiều.16 Các loại động cơ một chiều thông dụng .17 : Mạch tương đương chế độ tĩnh của động cơ DC.18 Đặc tính cơ các loại động cơ DC .19: Các đặc tính cơ khi điều khiển điện áp phần ứng của động cơ DC .20: Giới hạn momen và tốc độ khi điều chỉnh hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thong .21: Đặc tính động cơ DC khi thêm điện trở phụ vào phần ứng .22 :Hãm tái sinh động cơ kích từ độc lập. Sô ñoà ñaáu daây khi haõm ñoäng naêng ñoäng cô kích töø ñoäc laäp .24: Sơ đồ đấu dây khi hãm động năng động cơ kích từ nối tiếp.25: Đặc tính cơ của động cơ DC khi hãm động năng .26 : Hãm ngược động cơ DC .27 : Đặc tính cơ động cơ DC khi hãm ngược. Sô ñoà maïch chi tieát maïch coâng suaát ñieàu khieån Motor baùnh traùi. Sô ñoà maïch chi tieát maïch coâng suaát ñieàu khieån Motor baùnh phaûi.
Sô ñoà maïch chi tieát maïch coâng suaát ñieàu khieån Motor Tay maùy 1. Sô ñoà maïch chi tieát maïch coâng suaát ñieàu khieån Motor Tay maùy 2. Sô ñoà maïch chi tieát maïch naïp Vi ñieàu khieån. Sô ñoà maïch chi tieát maïch chuyeån ñoåi RS485 ↔ TTL.
Sô ñoà maïch chi tieát maïch chuyeån ñoåi RS485 ↔ RS232. Cấu tạo dĩa quang trong Absolute Encode. Cấu tạo dĩa quang trong Incremental Encoder. Giaûn ñoà xung Encoder Incremental.
Sô ñoà boá trí caûm bieán treân Robot. Kích thöôùc Robot. Moâ hình Robot. Moâ hình Robot.
Moâ hình Robot.69 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh bộ nhớ và bộ định thời/bộ điếm…………………………. Các chức năng chuyển đổi trên Port 3…………………………….3 Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8051:……………………………….4 Trạng thái chương trình……………………………………………25 Bảng 1.5 Tóm tắt thanh ghi Các chế độ port nối tiếp……………………….6 Tốc độ baud…………………………………………………………38 Bảng1.7 Chuyển đổi giữa mã Binary và Gray……………………………….63 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CHÖÔNG I TOÅNG QUAN ÑEÀ TAØI SVTH: LEÂ THANH PHONG LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 1. LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện - điện tử được ứng dụng ngày càng rộng rải và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Trong những năm gần đây cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp.
Trước tình hình đó, khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức Việt Nam. Robot là một lĩnh vực mới mà ở Việt Nam đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào quá trình sản xuất góp phần nâng cao năng suất lao động. Kỹ thuật vi điều khiển rất ưu việt đã trở nên rất cần thiết trong ngành điện tử, nó đã thay thế các thiết bị có cấu tạo phức tạp thành đơn giản. Ứng dụng vi điều khiển rất rộng rãi từ máy móc quan trọng trong nền công nghiệp đến các thiết bị chuyên dùng.
Với các ưu điểm về các chỉ tiêu kỹ thuật và tính linh hoạt của vi điều khiển, việc nghiên cứu và ứng dụng vi điều khiển rất cần thiết, có thể áp dụng rộng rãi. Việc nghiên cứu và chế tạo robot nhằm đáp ứng vào nhu cầu thực tế của các dây chuyền sản xuất là hết sức cần thiết. Robot được sử dụng trong các môi trường có điều kiện khắc nghiệt như: áp suất, nhiệt độ cao; từ trường mạnh … hay chỉ đơn thuần là tiết kiệm sức lao động của con người. Từ thực tế trên em đã thực hiện đề tài: ÑIEÀU KHIEÅN ROBOT DI CHUYEÅN THEO QUYÕ ÑAÏO CHO TRÖÔÙC 1.
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Từ lâu robot dò đường đã trở nên quen thuộc trong việc ứng dụng vào các dây chuyền sản xuất nhằm làm giản tiện sức lao động của con người. Với đề tài robot dò đường bằng hình thức bám vạch quen thuộc thì nét mới ở đề tài này chính là việc kết nối với thiết bị điều khiển từ xa, baèng vieäc keát noái truyeàn thoâng qua chuaån RS485. SVTH: LEÂ THANH PHONG Trang 1 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 1. SƠ LƯỢC VỀ ĐỀ TÀI Việc thiết kế robot được mô tả thông qua lưu đồ sau: Sơ đồ khối và chức năng từng khối của robot Cb mạch Motor công Cb trái suất Cb bộ opto Cb Khối cách ly điều Cb khiển mạch Motor công Cb phải suất Cb Hình 1.
Sô ñoà khoái Robot Mô hình gồm 2 motor (trái và phải) là 2 động cơ giảm tốc, 2 động cơ này có nhiệm vụ kéo 2 bánh xe để robot di chuyển bám theo đường vạch. Hai động cơ này có thể quay cùng chiều hoặc ngược chiều để robot có thể di chuyển thẳng hoặc thực hiện quẹo trái, phải tùy theo yêu cầu. Mạch công suất là mạch được thiết kế để các motor quay chiều thuận - nghịch hoặc ngừng theo yêu cầu từ khối điều khiển. Bộ opto là mạch có chức năng tách riêng biệt giữa khối điều khiển và khối công suất với mục đích làm giảm nhiễu cho khối điều khiển và giảm khả năng hư hỏng khối điều khiển khi xảy ra sự cố.
Khối điều khiển là khối giải quyết các yêu cầu được đề ra. Cảm biến là khối có chức năng giúp robot bám theo vạch và nhận biết các ngã tư. ================ KEÁT THUÙC CHÖÔNG I ================ SVTH: LEÂ THANH PHONG Trang 2 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CHÖÔNG II ÑOÄNG HOÏC ROBOT VAØ ROBOT DI ÑOÄNG SVTH: LEÂ THANH PHONG LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 1 Tìm hiểu về tay máy và động học tay máy: 1. Tìm hiểu về Tay máy: Tay máy ( Manipulator ) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu khớp.
Chúng hình thành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo nên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (end effector) để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tượng. Có nhiều loại tay máy như : tay máy kiểu tọa độ decac, trụ, cầu. SCARA, kiểu tay người … Tay máy là phần cơ sở, quyết định khả năng làm việc của Robot công nghiệp. Đó là thiết bị cơ khí đảm bảo cho Robot khả năng chuyển động trong khộng gian và khả năng làm việc, như nâng hạ vật, lắp ráp… Ý tưởng ban đầu của việc thiết kế và chế tạo tay máy là phỏng tác cấu tạo và chức năng của tay người.
Về sau đây không còn là điều bắt buộc nữa. Tay máy hiện nay rất đa dạng và nhiều loại có dáng vẻ rất khác xa tay người. SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) là 1 kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệt, gồm 2 khớp quay và 1 khớp trượt nhưng cả 3 khớp điều có trục song song với nhau.