Đồ Án Cảm Biến và Cơ Cấu Chấp Hành: Robot Dò Line Ứng Dụng Bộ Điều Khiển PID

• Tác giả: Đặng Lưu Nhật Duy
• Người hướng dẫn: Thầy Phạm Quốc Thiện
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM
• Chuyên ngành: Robot và trí tuệ nhân tạo
• Đề tài: Robot Dò Line Ứng Dụng Bộ Điều Khiển PID
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. MỤC LỤC HÌNH ẢNH
• 3. I.1 Mục tiêu của đề tài
• 3.1. Ý nghĩa thực tiễn
• 3.2. Một số xe dò line phổ biến hiện nay
• 4. II: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
• 4.1. Xe dò line là gì?
• 4.2. Nguyên lý hoạt động của xe dò line
• 4.3. Tổng quan về hệ thống điều khiển PID
• 5. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 5.1. Các thành phần chính
• 5.1.1. Module cảm biến quang
• 5.1.2. arduino nano
• 5.2. Mạch Điều Khiển Động Cơ DC BTS7960
• 5.3. Động cơ giảm tốc GA25 370
• 5.3.1. Điều khiển chiều động cơ
• 5.3.2. Điều khiển tốc độ động cơ DC
• 5.4. Bánh xe, trục nối
• 5.5. Pin lipo 3s
• 5.6. Cấu trúc cơ bản của Robot dò line
• 5.7. Sơ đồ khối hệ thống
• 5.8. Sơ đồ mạch điện
• 5.9. Sơ đồ chân button, led, buzzer
• 5.10. Sơ đồ chân động cơ trái và phải
• 5.11. Sơ đồ chân cảm biến với chân analog
• 6. IV. XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN
• 6.1. Đường thẳng
• 6.2. Rẽ trái nhẹ
• 6.3. Rẽ trái nhiều hơn
• 6.4. Rẽ trái mạnh
• 6.5. Rẽ phải nhẹ
• 6.6. Rẽ phải nhiều hơn
• 6.7. Rẽ phải mạnh
• 6.8. Cua trái 90°
• 6.9. Cua phải 90°
• 6.10. Một số trường hợp khác
• 6.10.1. Mất line bên trái
• 6.10.2. Mất line bên phải
• 6.10.3. Toàn bộ cảm biến trên line
• 7. V. THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 7.1. Lưu đồ giải thuật
• 7.2. Mô tả thuật toán PID
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Robot Dò Line và Bộ Điều Khiển PID

Robot dò line là một trong những ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực tự động hóa. Sử dụng bộ điều khiển PID, robot có khả năng theo dõi đường đi một cách chính xác. Bộ điều khiển PID giúp điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của robot dựa trên tín hiệu từ cảm biến quang. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo tính ổn định trong quá trình hoạt động.

1.1. Robot Dò Line là gì và Nguyên lý hoạt động

Robot dò line là thiết bị tự động có khả năng di chuyển theo đường vạch. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc sử dụng cảm biến quang để phát hiện độ phản xạ ánh sáng từ bề mặt đường.

1.2. Tại sao chọn Bộ Điều Khiển PID cho Robot Dò Line

Bộ điều khiển PID được lựa chọn vì khả năng điều chỉnh chính xác và nhanh chóng. Nó giúp robot duy trì đường đi ổn định, giảm thiểu sai số trong quá trình di chuyển.

II. Vấn đề và Thách thức trong Thiết kế Robot Dò Line

Thiết kế robot dò line không chỉ đơn thuần là lắp ráp các linh kiện. Các thách thức lớn bao gồm việc tối ưu hóa cảm biến, điều khiển động cơ và xử lý tín hiệu. Những vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo robot hoạt động hiệu quả trong môi trường thực tế.

2.1. Các vấn đề thường gặp khi sử dụng cảm biến quang

Cảm biến quang có thể gặp khó khăn trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc quá sáng. Điều này ảnh hưởng đến khả năng phát hiện đường đi của robot.

2.2. Thách thức trong việc điều khiển động cơ

Điều khiển động cơ DC yêu cầu tín hiệu chính xác từ bộ điều khiển. Việc điều chỉnh tốc độ và hướng quay của động cơ là một thách thức lớn trong thiết kế.

III. Phương pháp Thiết kế Robot Dò Line với Bộ Điều Khiển PID

Phương pháp thiết kế robot dò line bao gồm việc lựa chọn linh kiện, lập trình thuật toán điều khiển và kiểm tra hiệu suất. Sự kết hợp giữa cảm biến quang và bộ điều khiển PID là yếu tố quyết định đến thành công của dự án.

3.1. Lựa chọn linh kiện cho Robot Dò Line

Linh kiện chính bao gồm cảm biến quang, động cơ DC và bộ điều khiển Arduino. Việc lựa chọn linh kiện phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất của robot.

3.2. Lập trình thuật toán điều khiển PID

Thuật toán PID được lập trình để điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của robot. Điều này giúp robot phản ứng nhanh chóng với các thay đổi trong môi trường.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Robot Dò Line trong Công nghiệp

Robot dò line có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, từ vận chuyển hàng hóa đến tự động hóa quy trình sản xuất. Việc áp dụng công nghệ này giúp tăng hiệu quả và giảm chi phí lao động.

4.1. Ứng dụng trong dây chuyền sản xuất

Robot dò line có thể được sử dụng để vận chuyển vật liệu trong dây chuyền sản xuất, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

4.2. Ứng dụng trong giao thông thông minh

Robot dò line là mô hình cơ bản cho các hệ thống xe tự hành, mở ra tiềm năng phát triển giao thông thông minh và an toàn.

V. Kết luận và Tương lai của Robot Dò Line

Robot dò line ứng dụng bộ điều khiển PID không chỉ là một dự án học thuật mà còn là bước khởi đầu cho các ứng dụng thực tế trong tương lai. Sự phát triển của công nghệ sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho robot tự hành.

5.1. Tương lai của công nghệ robot tự hành

Công nghệ robot tự hành sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực khác nhau như logistics, nông nghiệp và quản lý môi trường.

5.2. Khả năng mở rộng và cải tiến hệ thống

Hệ thống robot dò line có thể được cải tiến và mở rộng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong tự động hóa và robot.